[자연과학] 일반물리학 실험 - 힘의 평형과 합성

일반물리학 실험 - 힘의 평형과 합성 1. 목적 힘 평형장치를 이용하여 여러 힘들의 평형이 되는 조건과 힘의 분해와 합성에 대해서 알아본다. 2. 원리 힘의 평형이란 물체에 몇 개의 힘이 가해졌을 때 그 물체가 운래의 상태를 그대로 유지하고 있는 것을 말하는데 정지상태, 등속직선상태, 등속회전운동상태 등이 여기에 속한다. 따라서 여러 힘을 받고 있는 물체가 평형상태에 있으려면 다음과 같은 선형적 평형상태와 회전적 평형상태, 두 가지 조건을 만족해야 한다. (1) 선형적 평형상태 ∑F 〓 0 (2) 회전적 평형상태 ∑τ 〓 0 하지만 본 실험은 한 입자(질점)에 작용하는 세 힘의 평형을 생각하므로 선형적 평형상태만을 만족하면 된다. 그리고 실험을 간단히 하기 위해 모든 힘이 한 평면상에서 작용하도록 하였다. 또한 힘은 벡터량으로 힘의 평형 조건은 벡터의 분해와 합성으로 구할 수 있고 여기에 작도법과 해석법을 적용한다. 1) 작도법에 의한 벡터 합성 밑 그림에서 벡터 A와 B는 각각 힘의 크기와 방향을 나타낸다. 그리고 이들의 벡터 합 또는 합력(A+B)는 두 벡터를 한 쌍의 변으로 하는 평행사변형을 그려서 두 벡터가 만나는 점으로부터 대각선을 그리거나 첫째 벡터 머리에 둘째 벡터 꼬리를 놓으면 이것이 두 벡터의 합이 되어 합력의 크기와 방향을 나타내게 된다. 출처 : 네이버 지식 백과 2) 해석법에 의한 벡터 합성 두 힘 A와 B가 이루고 있는 각을 θ라 하면, 두 힘의 합 (A+B)는 sinθ와 cosinθ의 삼각법칙을 위해 ｜A+B｜ 〓 √(｜A｜+｜B｜cosθ)²+(｜B｜sinθ)² 〓√｜A｜²+｜B｜²+｜A｜｜B｜cosθ 와 같이 되며 주어진 각 τ는 tanτ 〓 (｜B｜sinθ)/(｜A｜+｜B｜cosθ) 가 된다. 두 힘 A, B와 또 하나의 힘 C가 평형을 이루기 위해서는 같은 평면 위에서 세 힘의 합이 0이어야 하고 이…
두 힘 A, B와 또 하나의 힘 C가… ma 1