[자연과학][일반물리학실험] 뉴턴의 제2법칙 - Air track[에어트랙]

뉴턴의 제2법칙 - Air track

1. 실험목적

뉴턴의 제2법칙을 이용하여 물체에 힘이 작용하여 생긴 가속도와 그 힘과의 관계와 물체의 질량과 가속도와의 관계를 알아본다.

2. 실험원리

줄의 장력 T1과 T2는 줄의 질량이 없다고 가정했을 때 같은 크기를 갖는다. 그리고 도르래에 마찰이 없다고 가정하면 줄에 작용하는 접선성분의 힘은 없다. 책상 위의 벽돌은 수직한 방향으로는 가속도가 없으므로 수직력 Fn과 m1g는 같아야만 한다. 만약 a1이 m1의 수평성분이라면 뉴턴의 제 2법칙은 다음과 같게 된다.
T 〓 m1a1- - - -(1)
여기서 T 〓 T1 〓 T2 는 줄에 걸리는 장력이다. 매달려 있는 벽돌의 가속도는 아래쪽으로 수직한다. 벽돌에 작용하는 힘들은 아래쪽으로 향하는 중력 m2g, 그리고 위로 향하는 장력 T2이다. 만약 우리가 아래쪽의 방향을 이 벽돌의 가속도 a2에 대해 양으로 잡으면 뉴턴의 제2법칙은 다음과 같이 된다.
m2g- T 〓 m2a2- - - -(2)
만약 연결된 줄이 늘어나거나 줄어들지 않는다면, 각 벽돌은 똑같은 속력으로 움직일 것이다. 이 구속은 방정식 (1)과 (2)를 간단하게 만들어 준다. 벽돌…(생략)

3.실험기구 및 장치

① Computer와 Interface

② Air track과 Glider

③ Photogate 2개

④ 추와 추걸이

⑤ 실과 실걸이

4. 실험방법