[물리학실험 레포트 보고서] 예비 보고서 - 뉴턴의 제 3 법칙

실험 6. 뉴턴의 제 3 법칙
실험 목표
두 개의 힘 센서의 눈금 교정
힘 쌍 사이의 방향 관계를 관찰하시오.
힘 쌍의 시간 변화를 관찰하시오.
간단한 말로 뉴턴의 제 3 법칙을 설명하시오.
실험 기구
기본 설정: 컴퓨터, LabPro(인터페이스), LoggerPro(프로그램)
센 서: 힘 센서 2개
기타 기구: 줄, 고무줄, 0.5kg추
실험 방법

1. 두 개의 학생용 힘 센서 또는 두 개의 Dual Range 힘 센서를 LabPro에 연결하시오.

2. [일반물리 실험] 폴더에서 [06 뉴턴의 3법칙.cmbl] 파일을 여시오. 만약 센서가 범위 스 위치(range switch)를 가지고 있다면, 50N의 범위에 맞추시오. 하나의 그래프가 화면에 나타날 것이다. 수직축은 -20N에서 20N까지를 나타낼 것이다. 수평축은 0에서 10초 사 이를 나타내는 시간 축이다.

3. 힘 센서는 한 방향의 힘만을 측정하게 된다. 만약 다른 방향으로 힘이 작용하게 되면 여 러분의 측정은 의미가 없게 될 것이다. Dual Range 힘 센서는 축에 나란한 방향으로 작 동한다. 학생용 힘 센서는 선을 따라 고리에 작용하는 힘에 따라서 반응한다.

4. 두 개의 다른 힘 센서의 수치를 비교하게 될 것이기 때문에, 두 개 모두 정확히 같은 값 을 읽도록 하는 것이 중요하다. 다른 말로 캘리브레이트(눈금 교정)할 필요가 있다. 첫 번 째 센서의 눈금을 조절하시오.

5. 한 가지만 제외하고 두 번째 힘 센서에 위의 과정을 반복하시오. Value 2 필드에 4.9N 이 아닌 -4.9N을 입력하시오. 음의 부호는 두 번째 센서는 당기는 것이 음이라는 것을 나타낸다. 이렇게 하는 것은 두 개의 힘 센서가 다르게 설정하는 것은 왼쪽으로 밑면 각 각의 센서에서 같은 부호의 힘을 만들어 내도록 한다.

6. 눈금 설정을 다시 해서 다른 방향으로 힘 센서를 사용할 수 있을 것이다. 힘 센서의 영 점을 맞추는 것을 보면, 센서를 수평으로 놓은 힘이 작용하지 않도록 하고, [0 포인트 설 정]

7. [수집] 버튼을 눌러서 데이터를 수집한다. 각각의 힘 센서를 잡아당기고, 부호에 주의해 서 읽으시오. 각 센서에 대해서 양의 방향으로 사용하게 될 것이다.

8. 실로 고리를 만들어 힘 센서를 서로 연결하시오. 하나의 힘 센서를 손에 쥐고, 다른 하나 는 상대방에 가지고 있도록 하시오. 순간적으로 고리를 사용해서 각각을 잡아당기시오. 이 때 힘 센서의 측정 방향으로 잡아당겨야 한다.

9. 실행 단추를 눌러서 데이터를 모으시오. 부드럽게 여러분의 힘 센서를 가지고 상대방의 힘 센서를 당기시오. 힘이 범위 밖으로 나가지 않도록 하시오. 반대로 상대방이 잡아당 기도록 하시오. 약 10초 동안 실험할 수 있다. [데이터] 메뉴에서 [새 데이터 세트]를 눌 러, 최근 실험 데이터를 저장한다.

10. 끈 대신 고무줄을 사용한다면 어떻게 되는가 고무줄을 늘리는데 힘의 일부가 사용될 까 예상 그래프를 그리고, 8-9번 단계를 끈 대신 고무줄을 사용해서 반복하시오.

예비 질문

1. 고속도로에서 운전을 하고 있는데, 자동차의 바람막이 유리에 벌레가 부딪쳤다. 벌레가 바람막이에 작용하는 힘과 바람막이 유리가 벌레에 작용하는 힘 중 어느 것이 더 큰가

바람막이 유리와 벌레에 작용하는 힘은 서로 같다. 뉴턴의 제 3법칙인 작용 반작용에 따라 어느 한쪽이 힘을 가하면 힘을 가한 쪽도 반대 방향으로 같은 크기의 힘을 받게 된다.

2. 양 손 사이에 고무줄을 잡으시오. 왼손으로 잡아당기시오. 오른손에서 힘을 느끼는가 여러분의 오른손이 고무줄에 힘을 작용하는가

힘을 느낀다. 오른손이 고정된 상태라면 고무줄의 장력과 오른손의 힘은 방향이 반대이고 크기는 같은 힘이 작용하고 있는 상태이다.

3. 왼손으로 더 세게 잡아당기면 오른손에 작용하는