1.실험제목: 마찰계수 측정2. 실험 목표마찰력의 종류를 알고 마찰력의 크기를 다르게 하는 원인을 분석하고, 마찰계수를 구할 수 있다.3. 실험 원리마찰력은 물체의 무게가 무거우면 즉 중력이 크면 더 크다. 그러나 같은 무게를 가지고 있더라도 마찰력은 접촉한 면이 거친지 매끄러운지 하는 성질에 따라 크기가 달라지게 된다. 거친 면을 만나면 마찰력은 더 크게 된다.즉, 면이 거친정도에 따라 의 값을 달리하게 되며, 거칠수록 는 큰 값을 갖게 되어 마찰력이 커진다.이 마찰계수 는 오직 면의 성질하고만 관계있고, 접촉면의 넓이나 물체의 무게와는 무관하다.한 물체가 다른 물체와 접촉하여 상대적인 운동을 하려고 할 때, 또는 상대적인 운동을 할 때, 그 접촉면의 접선 방향으로 운동을 방해하는 힘을 마찰력이라 한다.그림 1.3.1마찰력은 물체가 정지해 있거나 움직이고 있는 경우에 따라서 정지 마찰력과 운동 마찰력으로 구분한다. 위의 그림은 물체에 작용하는 힘과 운동 상태를 나타내었다. 마루에 있는 무거운 상자를 밀 때, 어떤 한도의 힘에 이르기까지는 상자가 움직이지 않는다. 일단 장자가 움직이기 시작하면, 처음 상자를 출발시킬 때 필요했던 힘보다 더 작은 힘으로 상자를 움직이게 할 수 있다. 즉 위의 그림에서와 같이 점차로 작용하는 힘은 증가하여 한 정점을 이루고 운동시에는 그 힘이 작아졌다. 그러한 정점을 최대정지 마찰력이라 하고 그 이후에는 운동마찰력이 작용함을 보여준다. 마찰력의 크기는 접촉면의 크기(면적) 에는 무관하고 접촉면의 상태(재질, 거칠기 등)에 때라 달라지며, 또한 접촉면에 수직한 수직항력(법선력)에 비례한다. 위의 그림과 같이 물체에 힘를 작용하여 바닥에 대한 속도 v의 상대운동을 시키는 경우 정지 마찰력의 크기는이때,는 정지마찰계수이며, 등호는가 최대정지마찰력일 때만 성립한다. 또한 운동마찰력의 크기는=로 주어지고, 운동마찰계수는 보통 정지마찰계수보다 작다.4. 실험 기구 및 장치1) 마찰계수 측정 장치2) 물체 (각기 다른 면)3) 추걸이와 추5.실험방법1)수평면상에서의 마찰계수마찰계수를 측정하는 구역은 수평면인 접촉면상에서 물체가 운동을 시작할 때 , 또는 운동하고 있을 때의 힘을 측정하여 마찰계수를 구한다.그림 1.3.2 ①정지마찰계수: 아래의 그림과 같이 수평면 B 위에 무게인 물체 A를 올려놓은 후 실과 추걸이를 도르래를 거쳐 연결한다. 물체가 움직이기 시작할 때까지 추걸이에 추를 증가시켜 이 때의 추의 무게(추걸이 무게도 포함)를 측정한다. 최대 정지 마찰력는 측정한와 크기가 같고, 또 물체 A 에 작용하는 수직항력은 무게와 그 크기가 같으므로 식로부터이 식에서 정지마찰계수를 구한다. 물체 A의 무게를 증가시키고 위의 실험을 반복한다. (실험 편의상=거친면,=중간,=나무면으로 두었다.)②운동마찰계수: 물체가 등속운동을 하도록 힘을 가해주었을 때 (물체를 약간 밀어서 움직이게 하여 눈짐작으로 등속운동이 되게 하거나 등속운동을 정확히 알려면 시간 기록계를 사용한다.) 물체에 작용하는 힘, 즉 추의 무게를 측정한다. 운동마찰계수는 식에 의하여 구한다.물체 A의 무게를 증가시키고 위의 실험을 반복한다.2)경사면상에서의 마찰계수 측정아래의 그림과 같이 경사면의 접촉면에서 물체가 운동을 시작할 떄와 운동을 하고 있을 때, 경사면의 기울기와 물체에 작용한는 힘을 측정하여 마찰계수를 구한다.①미끄러져 내리는 경우: 경사면의 경사각을 증가시켜 물체가 움직여 내려오기 시작할 때의 경사각
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물리학 실험 [마찰계수 측정예비 레포트]
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