힘

1.목적 : vector 합성을 통해 Newton의 제 1법칙을 증명한다.

2.이론 : 정지 상태에 있는 물체에 작용하는 힘의 합은 영이다.(뉴턴의 제1 법칙) 즉 정지 상태에 잇는 물체에 작용하는 힘의 합력 또는 힘의 각 성분 ,은 모두 영이 되어야 한다. 이 실 험에서 힘이 작용하는 물체는 작은 ring이다. 이 ring에 줄들이 매 어져 있고 각 줄의 끝에는 pulley를 거쳐 질량 m이 매달려 있 다. 여기서 pulley의 역할은 힘의 크기를 변하지 않게 하고 방향만 변하게 하기 위해서 필요하다. 그래서 pulley과 실 사이의 마찰을 최소로 만들어야 하며 pulley 자체의 회전 운동을 무시 할 정도로 적게 하기 위해 잘 고정시켜야 하며 pulley의 질량은 되도록 작아 야 한다.

3.실험 기기 :각도계가 달린 원판, 용수철 저울,

4.실험 방법 :(1)힘의 합성

1)그림 1처럼 두 개의 힘,는 질량과에 의해 주어 지고 질량과 그리고 각과를 고정시킴으로써 두 힘의 크기와 방향을 고정시킨다.

2)3번째 힘의 크기와 방향을 조정함으로써 3개의 힘의 평형 (평형은 ring이 pin의 한쪽으로 치우치지 않고 pin의 중심에 오도 록 만듦)이 되도록 만든다. 3번째 힘은 스프링에 의해 주어진다. 스프링을 항상 연직 방향에 두어서 스프링이 case에 닿지 않도록 유의한다.

3)Graph 용지에 세힘의 실험치를 그리고 평행사변형법을 써서 두 힘,의 합성 힘 을 그려 이것을 힘의 크기와 방향 과 비교한다.(vector 합성의 도식적 방법)

4)이론적으로 예상되는 결과와의 오차를 논한다.

5)x와 y축을 정하여 실험치를 분석한다. 힘을 x성분과 y성분으로 나누어서 합산하여 이론적인 경우인 =0, =0가 만족하는지를 본다.(해석적 방법)

6)해석적 방법에서 상대적인 오차는 다음 식을 이용하여 구한다.