에어트랙

일반 물리 사전 보고서
보고일자 년 월 일
실험 제목 에어트랙

1. 목적

마찰이 없는 수평 미끄럼판에서 운동하는 물체의 여러 가지 역학적 현상을 관찰한다.

2. 이론

에어트랙(air track)은 압축 공기를 수많은 작은 구멍을 통하여 분출시켜 활차(glider)를 뜨게 함으로써 활차가 마찰이 없이 움직이게 만들어 주는 장치이다. 따라서 마찰이 없는 이상적인 조건하에서 물체의 병진운동, 진동, 충돌 등을 관찰할 수 있으며, 이와 관련된 여러가지 역학법칙 및 보존법칙 등을 확인할 수 있다.
[Newton의 제 2법칙]
본 실험에서는 일정한 힘에 의하여 일직선상에서 미끄러지는 에어트랙 활차의 운동을 관찰함으로써, 아래 식으로 주어지는 Newton의 제 2법칙을 실험적으로 확인하기로 한다.

(1)

가속도 를 구하는 방법을 두가지로 생각해볼 수 있다..
첫 번째는 뉴턴 제 2법칙을 사용하여 운동방정식을 이용하는 것이다. 두 번째는 단순히 가속도의 정의에 입각하여 실험을 진행한 후 구하는 것이다.
먼저 운동방정식으로 구하려면, 질량의 활차에 작용하는 일정한 힘는 실의 장력에 의하여 주어진다. 이 활차와 질량이 인 추가 팽팽히 붙어서 움직이므로 같은 크기의 가속을 받는다. 질량이인 추에 작용하는 힘은 아랫방향으로는 중력, 위의 방향으로는 실의 장력으로 일정하다. 각각에 대한 Newton의 운동 방정식
로부터 실의 장력 를 소거하면 다음의 가속도를 얻는다.

(2)

즉, 뉴톤의 제 2법칙이 성립하면 가속도의 값은 식 (2)의 우변에서 계산되는 값이어야 한다.
두 번째 방법으로, 이제 순전히 가속도의 정의에 입각하여 이 가속도의 값을 구해보자. 일정한 힘…
따라서와를 측정하여 가속도

(3)