[자연과학] 일반물리학 실험 - 힘의 평형

일반물리학 실험 - 힘의 평형

1. 실험목적

힘을 받는 물체가 평형상태에 있기 위한 조건을 알아보고 힘의 분해와 합성 및 회전력의 개념을 이해한다.

2. 실험원리

물체에 작용하는 외력의 합이 0이 되거나 회전력의 합이 0일 때 물체는 평형상태에 있다. 물체의 평형을 논의할 때는 병진과 회전에 관한 평형을 동시에 고려하여야 한다. 따라서 다음과 같은 두 개의 조건을 만족하여야 한다.

(1) 병진 평형은 물체에 작용하는 모든 힘의 합이 0이 되어야 한다. 즉 다음 조건을 만족하여야 한다.

이 식은 물체의 속도가 일정하거나 정지해 있음을 의미!!

(2) 회전 평형은 임의의 점에 대한 회전력의 합이 되어야 한다. 즉 다음 조건을 만족하여야 한다.

이것은 각운동량이 일정(혹은0)함을 의미한다.
강체의 평형상태를 논의할 때는 위의 두 조건을 모두 만족해야 한다. 하지만 본 실험은 한 질점의 평형상태를 다루므로 병진 평형조건만 만족하면 된다.
벡터는 크기와 방향을 동시에 가지는 물리량으로써 힘은 벡터로 나타낼 수 있다. 따라서 힘의 평형 조건은 벡터의 분해와 합성의 방법으…(생략)

가 된다. 힘 , 와 또 하나의 힘 가 평형을 이루기 이해서는 힘 , 의 합력 과 크기가 같고 방향이 반대인 힘 를 작용시키면 된다. 즉, ++ 〓 0 이다.

실험1) 힘의 측정 - 후크(Hooke)의 법칙

(1) 후크의 법칙이 만족되지 않으면 용수철을 힘을 측정하는데 사용할 수 있는가 만일 할 수 있다면 어떻게 하는가