[일반물리학] 힘의 평형과 토크의 평형

일반물리학 실험
(힘의 평형과 토크의 평형)

1.실험 목적

용수철 상수 k, 힘들이 평형상태를 이룰 때 이루는
각을 구하여 벡터의 합성 분해를 이해한다

2.이론 및 원리

①용수철이 늘어나서 멈춘 지점이 용수철의 탄성력과 중력이 같아지는 지점(F〓ma〓kx)

②벡터의 합성과 분해

벡터로 표시하면 힘의 방향을 화살표의 방향으로 나타내고 힘의 크기를 길이로 나타내어 다른 힘과의 합성 및 분해가 용이하다. 힘의 합성은 임의의 물체에 여러 개의 힘이 작용할 때 여러 개의 힘이 동시에 작용하여 나타내지는 하나의 힘으로 나타내기 위한 것이고, 반면 힘의 분해란 물체에 하나의 힘이 작용하는 것을 여러 개의 힘으로 나누어 나타내기 위한 것이다

3.실험기구 및 장치

실험용 수직판(실험에 필요한 기구들을 붙이는 판), 평형막대, 각도기판(평형을 이루는 힘들이 이루는 각을 잰다), 도르래 3개, 용수철 저울(용수철이 늘어난 길이로 힘의 크기를 계산), 고리와 실, 포스링(실들을 이어주는 고리), 추걸이(실에 묶어 추를 매다는 기구), 추

4.실험 방법

1)용수철 상수 k의 측정

①용수철 저울에 추걸이를 걸고 영점을 맞춘다

②추걸이에 추의 질량을 증가시키며 용수철의

길이 변화를 기록한다

③F〓mg〓kx를 이용하여 용수철 상수 k의 값을 구한다

2)힘의 평형(힘의 합성)

①수직판에 도르래, 평형막대, 용수철

저울을 설치한다

②포스링에 실 3가닥을 연결하고 한 쪽

용수철 저울을 나머지는 추걸이를 묶는다

③추걸이에 추의 질량을 증가시키며

추의 무게에 의한 힘 F1,F2,F3를 구한다(F1〓m1g, F2〓m…

④포스링 중심에 각도기가 오도록 놓고,각 힘과 x축과의 각도 θ1, θ2, θ3를 측정한다

3) 토크의 평형

①평형막대 왼쪽은 추걸이, 오른쪽은 용수철

②추를 추걸이에 걸고 평형막대가

③각도기 중심이 오른쪽 실이 연결된 부분에

④평형막대 중심축으로부터 힘이 작용하는 두 점까지의 거리 d1과 d2를 재고

5.실험결과

1)용수철 상수 k의 측정

2)힘의 합성(평형) 실험

3)힘의 분해 실험

4)토크의 평형