[자연과학] 물리학실험 - f〓ma와 마찰력 측정

물리학실험 - f〓ma와 마찰력 측정

1)실험 목적
의 관계를 실험을 통하여 알아본다.
2)실험 이론
물체의 가속도는 물체가 받은 힘의 크기에 비례하고, 질량에 반비례한다. 이것을 Newton의 제2법칙이라고 한다.
(1)

이다. 이때, 는 외부에서 물체에게 가해지는 힘의 합력이고, m은 물체의 질량, a는 물체의 가속도이다.
물체 이 받는 힘은 수직방향과 수평방향으로 나눌 수 있는데 수직방향의 힘은 서로 상쇄되어 0이 된다. 남은 힘은 장력 뿐이므로
(2)

가 된다. 물체 이 받는 힘은 장력 와 중력 이고, 장력 는 물체 이 받는 장력과 동일하다고 볼 수 있다. 따라서
(3)

이다. 이 두 식을 더하면 장력 를 상쇄할 수 있고 가속도 를 구하면
(4)

이다.
물체 이 받는 힘을 살펴보면, 모든 힘이 상쇄되어 만 남게 된다. 따라서, 는 다음과 같이 적용할 수 있고
(5)

여기서 가속도 를 구하면
(6)

이 된다.

3)실험장치 및 기구
Photogate, 글라이더, 에어트랙, 추, 추걸이, 전자저울

4)실험방법
A. 마찰이 없는 경우
(1) 에어트랙의 수평을 맞춘다.
(2) photogate를 pulse mode로 맞춘 뒤 두photogate의 간격을 50cm로 맞춘다…(생략)