[자연과학] 일반물리실험 - 힘의 평형 실험보고서

일반물리실험 - 힘의 평형 실험보고서

1. 실험 Key Word.

평형판에서 실에 작용하는 힘을 벡터로 표현하고, 힘의 평형조건에서 계산결과와 실험치를 비교한다.
물체가 평형상태에 있다는 것은 그 물체가 외부로부터 힘을 받지 않아서 그 상태를 유지하고 있는 것을 의미한다. 이러한 경우는 정지상태, 등속직선 운동상태, 등속회전 운동상태 등의 모든 경우를 뜻한다.
힘은 크기와 방향을 같는 벡터량이다. 이 벡터로 나타내지는 힘의 합성은 임의의 물체에 여러개의 힘이 작용할 때 여러 개의 힘이 동시에 작용하여 나타나는 것을 하나의 힘으로 표현하기 위한 것이고, 반면 힘의 분해란 물체에 하나의 힘이 작용하는 것을 여러 개의 힘으로 나누어 표현하기 위한 것이다. 따라서, 여러 힘을 받고 있는 물체가 있는 평형상태에 있으려면 다음과 같은 두 가지 조건이 필요하다.

(1) 제 1평형조건 : 선형적인(정역학적) 평형상태, 즉 정지 또는 등속직선 운동상태를 유지하기 위해서는 모든 외력의 합이 0이 되어야 한다. 이를 수식으로 나타내면

(1)

(2) 제 2평형조건 : 회전적인(동역학적) 평형상태, 즉 정지 또는 등속직선 운동상태를 유지하기 위해서는 임의의 축에 관한 모든 힘의 모멘트, 즉 토오크()의 합이 0이 되어야 한다. 이를 수식으로 나타내면

(…(생략)

① 기하학적인 방법에 의한 벡터 합성(작도법)

② 해석법에 의한 합성방법

1) 한 물체에 작용하는 여러 힘의 합이 `0`이 되었을 때를 말한다.

2) 평형상태에는 정지상태와 등속도 운동의 상태가 있다.

3) 운동상태가 변하지 않는다.

4) 평형의 표현 : ∑F 〓 0