[레포트] 물리 토크 평형실험

Ⅰ. Introduction

물체가 역학적 평형을 유지할 때 물체가 받는 토크의 합이 0이 되어야 함을 확인하고 물체의 평형 조건을 이해한다.

Ⅱ. Theory

어떤 축이 고정된 강체에 힘을 작용하면, 물체는 그 축에 대하여 회전하려고 한다. 이와 같이 어떤 축에 대하여 물체를 회전시키고자 하는 힘의 능률을 토크(돌림힘)이라고 하며, 그 값은 벡터량이다. 단위는 N·m(뉴턴미터) 또는 kgf·m(킬로그램힘미터 또는 킬로그램중미터)를 사용한다.
일반적으로 물체 또는 물질의 상태 변화를 일으키는 원인이 있으면서 그들의 효과가 서로 상쇄되는 상태를 말한다. 원래는 천칭이나 대저울로 물체를 칭량할 때, 무게가 같아서 대가 수평으로 되는 데서 생긴 말이다. 예를 들면 물체가 힘을 받고 있을 때 물체에 작용하는 힘의 합력 및 물체의 각 점에 관한 힘의 모멘트의 합이 모두 0이면 물체의 운동 상태는 변하지 않는다. 이 경우 물체는 역학적으로 평형 상태에 있다고 한다.
회전축으로부터 d만큼 떨어진 점에 힘 F가 작용할 때 이 힘에 의한 토크는 다음과 같다.
τ〓 Fd sinθ (여기에서 θ는 F 와 d사이의 각도이다.)
토…(생략)

Ⅲ. Apparatus & Procedure

4. 추 달기 : 평형레버의 회전축에서 왼쪽고리까지의 길이()와 오른쪽고리까지의 길이()를 잰다. 왼쪽 추걸이에 적당한 무게의 질량()을 단다.

5. 측정 : 용수철 저울의 위치를 조정하여 평형막대가 다시 평형이 되도록 한 후 용수철 저울()을 읽는다. 의 관계가 성립하는지 확인한다. 질량을 바꾸어가며 이 절차를 반복한다.

6. 반복 실험 : 각도와 을 바꾸어 4~5절차를 반복한다. (추를 내려놓고 풀리의 위치를 조정하면 각도를 바꿀 수 있고, 왼쪽고리의 위치를 옮기면 을 바꿀 수 있다.)

7. 두토크의평형 실험 후 정리 : 두 토크의 평형 실험이 끝난 후 풀리를 제외한 장치들은 판넬의 한쪽 편에 엉키지 않도록 모아둔다.