[자연과학] [물리학실험] 힘의 합성과 분해 예비 및 결과 보고서

[물리학실험] 힘의 합성과 분해
▣ 목적
용수철 저울을 이용하여 여러 힘들이 한점에 작용할 때 평형력을 구함으로써 힘들을 합성하고 분해해 본다. 이 실험을 통하여 힘이 벡터의 덧셈규칙을 만족하는가 확인한다.
▣ 원리
Fig 1. 벡터의 성분
Fig.1 과 같이 2차원 평면 위에 있는 벡터 는 단위벡터 를 사용하여 로 표시한다. 는 벡터 의 성분이라 하며
,
,
의 관계가 있다. 벡터의 덧셈에서 이라면
의 관계가 성립한다.
Newton의 제 2법칙 는 벡터인 가속도를 사용하여 힘을 정의
함으로써 힘은 벡터임을 말하고 있으나 자연계에 실제로 존재하는 힘이
벡터인가는 실험을 통해 검증하여야 하는 명제이다.
Fig 2. 힘의 평형
힘이 벡터의 덧셈규칙을 만족하는가를 보기위하여 힘 가 평형을 이루는 조건에서 를 측정하여 의 합벡터(합력) 을 벡터 덧셈공식을 사용하여 구하면
,
,
와 같이 구할 수 있다. 만익 과 이 측정값으로부터 구한 와 같다면 를 보이게 되는 것이 되고 자연계에서 힘 가 동시에 작용한 효과(합력)가 벡터의 덧셈으로 구한 …(생략)

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