[자연과학] 일반물리학 실험 - 힘의 평형과 합성

실험제목 힘의 평형과 합성 1. 실험목적 힘평형장치를 이용하여 여러 힘들의 평형이 되는 조건과 힘의 분해와 합성에 대해 알아본다. 2. 실험원리 본 실험은 한 입자에 작용하는 세 힘의 평형을 생각하므로 선형적 평형상태를 만족하면 된다.(식1) 또한 실험을 간단히 하기 위해 모든 힘이 한 평면상에서 작용하도록 하였다.그리고 힘은 벡터량으로 힘의 평형 조건은 벡터의 분해와 합성으로 구할 수 있고 여기에 작도법과 해석법을 작용한다. 식 1 1) 작도법에 의한 벡터 합성 [그림2-1]에서 벡터 A와 B는 각각 힘의 크기와 방향을 나타낸다. 그리고 이들의 합력(A+B)는 두 벡터를 한 쌍의 변으로 하는 평행사변형을 그려서 두 벡터가 만나는 점으로부터 대각선을 그리거나 첫째 벡터 머리에 둘째 벡터 꼬리를 놓으면 이것이 두 벡터의 합이 되어 합력의 크기와 방향을 나타내게 된다. 그림2-1 두 힘의 합성 두 개 이상의 힘의 합력을 구할 때는 [그림 2-2]와 같은 다각형범을 이용하여 구한다. 그림2-2. 여러 힘의 합성 2) 해석법에 의한 벡터 합성 두 힘 A와 B가 이루고 있는 각을 라 하면, 두 힘의 합(A+B)는 sin과 cos의 삼각법칙에 의해서 식2와 같이 되며 식 2 주어진 각 는 식3이 된다. 식 3 두 힘 , 와 또 하나의 힘 가 평형을 이루기 위해서는 같은 평면 위에서 세힘의 합이 0이어야 하고 이는 를 만족해야한다. 이 식은 앞에서 구한 두힘의 합과 와 서로 크기는 같지만 방향이 반대인 힘이 된다는 의미이다. 그리고 세힘이 평행상태에 있다면 이들 각각 힘의 크기와 그 사이의 각은 식4와 같은 관계식을 만족한다. 식 4 또한 [그림2-3]을 참고하여 해석법에 의한 백터합성과 세힘의 평형을 더 자세히 볼수있다. 그림2-3 해석법에 의한 벡터합성과 세 힘의 평형 3. 실험기구 및 장치 힘평형장치[그림3], 추, 그래프용지, 수평계 그림3 힘의 평형실험장치 4. 실험방법 (1) 수평계를 이용하여 힘평…
(1…