[자연과학] [일반물리학 실험] F=ma와 마찰력

1. 제목 : F=ma와 마찰력 2. 목적 : 의 관계를 실험을 통하여 알아본다. 3. 이론 : 물체의 가속도는 물체가 받은 힘의 크기에 비례하고, 질량에 반비례한다. 이것을 Newton의 제2법칙이라고 한다. (1) 이다. 이때, 는 외부에서 물체에게 가해지는 힘의 합력이고, m은 물체의 질량, a는 물체의 가속도이다. 1) 각각의 물체가 받는 힘을 이용하여 수식을 세우고 연립해서 수식을 연립하여 가속도를 구할 수 있다. 그림과 같이 물체 이 받는 힘은 수직방향과 수평방향으로 나눌 수 있는데 수직방향의 힘은 서로 상쇄되어 0이 된다. 남은 힘은 장력 뿐이므로 (2) 가 된다. 물체 이 받는 힘은 장력 와 중력 이고, 장력 는 물체 이 받는 장력과 동일하다고 볼 수 있다. 따라서 (3) 이다. 이 두 식을 더하면 장력 를 상쇄할 수 있고 가속도 를 구하면 (4) 이다. 2) 물체 과 물체 을 하나의 물체 으로 고려하여 가속도 를 구할 수 있다. 그림에서 물체 이 받는 살펴보면, 모든 힘이 상쇄되어 만 남게 된다. 따라서, 는 다음과 같이 적용할 수 있고 (5) 여기서 가속도 를 구하면 (6) 이 된다. 4. 결과 : : 추걸이와 추의 질량 : 글라이더+추의 질량 : 중력가속도 : photogate 사이의 거리 : 측정된 시간 : 에어트랙 기울기 : 받침 높이 A. 마찰이 없는 경우 가속도 이론값 가속도 실험값 거리 (추걸이+추) 0.5m 0.025 횟수 (글라이더+추) 시간 오차(%) 1 0.18 0.908 1.195 1.213 1.506% 2 0.2 0.971 1.089 1.061 2.571% 3 0.22 1.002 1 0.996 0.4% 4 0.24 1.051 0.924 0.905 2.056% B. 마찰이 있는 경우 마찰력 마찰력 운동마찰계수 가속도 실험값 거리 (추…
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