[한양대 에리카 A+]일반물리학실험1 뉴턴의 법칙

소개

"[한양대 에리카 A+]일반물리학실험1 뉴턴의 법칙"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론
2.1 뉴턴의 제 1법칙
2.2 뉴턴의 제 2법칙
2.3 뉴턴의 제 3법칙
2.4 장력

3. 실험 방법

4. 분석 및 토의

5. 실험 결과

6. 과제용 질문 해결
6.1 도르래와 카트를 연결하는 실의 기울기를 수평으로 맞추는 이유
6.2 추와 추걸이를 도르래에 걸리지 않도록 하는 이유
6.3 센서에 너무 강한 힘을 가하면 안되는 이유

7. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
뉴턴의 제 1법칙을 이론적으로 이해하고 일정한 크기의 힘을 받는 카트의 가속도를 측정한 뒤 뉴턴의 제 2법칙을 이용하여 카트의 질량을 구한다. 힘 센서를 사용하여 뉴턴의 제 3법칙을 실험적으로 확인한다.

2. 실험 이론
2.1 뉴턴의 제 1법칙
뉴턴의 제 1법칙은 관성의 법칙이다. 운동하는 모든 물체는 마찰에 의해 정지하게 되어 있다. 다만, 공기 저항이 없고 마찰이 없는 표면에서 물체에 힘이 작용하지 않으면 물체의 속도는 변하지 않는다. 즉, 물체는 알짜힘이 0이면 가속되지 않는다. 이 때, 알짜힘이 0인 상태는 힘이 작용하지 않거나 힘이 작용했어도 전부 상쇄된 상태이다. 만일 알짜힘이 0인 상태에서 물체가 정지해있었다면 물체는 계속 정지해있고 물체가 운동하는 중이었다면 물체는 등속도 운동을 한다. 관성의 예시로는 버스의 급출발이나 급정거에 따른 넘어짐이 있다. 급출발의 경우에 우리 몸은 관성에 의해 계속 정지 상태를 유지하려고 하지만 발이 보스 표면과 마찰력으로 인해 버스와 함께 움직이게 되므로 뒤로 넘어지게 된다. 만일 버스 표면이 마찰이 없는 표면이라면 우리 몸은 뒷벽과 부딪힐 때까지 쭉 미끄러진다.
2.2 뉴턴의 제 2법칙
뉴턴의 제 2법칙은 가속도의 법칙이다. 뉴턴의 제 2법칙은 F=ma로 나타낼 수 있다. 이때 F가 나타내는 것은 외부 알짜힘이고 m은 물체의 질량, a는 물체의 가속도이다. 이 공식에서 질량은 힘과 그에 의해 가속도를 연관시켜주는 물리적 특징이다. F=ma공식에서 가속도 a는 벡터값이다. 따라서 알짜힘도 벡터값으로 나타낸다. 또한 알짜힘은 물체를 가속시킬 수 있는 원인이며 힘의 크기와 힘이 어느 방향에서 주어지는 지가 모두 고려되어야 한다. 힘이 벡터량이기 때문에 물체에 여러 방향의 힘이 주어진다면 물체에 작용하는 알짜힘은 물체에 주어진 모든 힘들의 합력으로 나타낼 수 있다. 벡터값으로 나타내는 알짜힘은 각각 주어진 축의 방향에 따라 성분 분해할 수 있다. 주어진 축 방향 가속도의 성분은 같은 축 방향의 힘 성분의 합으로 결정되고 다른 축 방향의 힘 성분은 영향을 끼치지 않는다. 다만 이때 유의해야 할 것은 물체의 운동을 기술하기 위해 필요한 힘인 알짜힘은 외부에서 물체에 작용하는 힘을 고려하는 것이지 물체가 외부에 작용하는 힘은 고려하지 않는다는 것이다.

참고자료

· 일반물리학실험/한양대학교-물리학교재연구실 편/제 4판/55~61pages/뉴 턴의 법칙
· 일반물리학/개정 10판/JEARL WALKER 외 2명/108~114, 121~124pages /뉴턴의 제 1 및 제2 운동법칙, 특별한 힘, 뉴턴의 법칙 이용