갈릴레이 뉴턴 마찰력 승강기 의 관한 고찰

목차

1.개요

2.사용법

3.실험

☞ 해당 자료는 한글2002로 작성이 되어있습니다
다운받으시는 회원님 컴퓨터에 한글2002프로그램이 설치가 되어있어야 정상적으로 확인하실 수 있습니다

본문내용

>
실험방법
1. 위의 그림과 같이 진자 5개를 장치한다.
2. 추를 들었다가 내린후 반응을 살핀다.
3. 추의 개수와 내리는 위치 정도를 바꾼후 결과를 측정한다.
.
1.
　위의 실험에서 우리는 나무 도막을 끌어 당길 때 용수철 저울이 쉽게 당겨지지 않는 것을 볼 수 있었다. 즉 용수철이 물체를 끌어당기는 만큼의 같은 크기의 힘이 반대 방향으로 물체에 작용하여 물체가 용수철 쪽으로 당겨지는 것을 방해하고 있음을 나타낸다. 이것은 당기는 힘과 반대 방향으로 물체에 작용하는 마찰력은 같다.
　이 때, 어떤 일정한 눈금을 가리킬 때까지 움직이지 않는다는 것을 알 수 있었다. 이 힘을 가리켜 정지 마찰력이라 한다. 또 물체를 끌어 당기는 힘이 어느 크기 이상으로 되면물체가 움직이기 시작하는데 이 때의 마찰력을 가리켜 최대 정지 마찰력이라 한다.
　따라서 물체가 움직이기 위해서는 최대 정지 마찰력보다 더 큰 힘이 작용해야 한다.
　또한, 물체가 운동하고 있을 때에도 마찰력이 작용하는데, 이때의 마찰력을 운동 마찰력이라고 한다. 이와 같은 운동 마찰력은 일반적으로 최대 정지 마찰력보다 작다.
　물체에 작용하는 힘과 물체의 운동을 방해하는 마찰력은 위의 그림과 같은 관계를 갖는다.
　우리가 탐구활동을 수행하면서 확인한 것처럼 마찰력의 크기는 물체와 바닥 사이의 접촉면과는 아무런 관계가 없으며, 단지 물체가 지면을 누르는 수직한 힘에만 비례함을 알 수 있다. 물체가 접촉면을 누르는 힘의 반작용을 접촉면의 수직 항력이라 하고, 이 때의 수직항력은 물체의 무게와 같다.
　질량이 m인 물체가 수평면 위에 놓여 있을 때 수직 항력을 N이라고 하면 최대 정지 마찰력 Fs 와 운동 마찰력 Fk는 각각
Fs=μs N , Fk=μk N
과 같이 나타낼 수 있다. 여기서 비례상수μs를 최대 정지 마찰 계수, μk를 운동 마찰 계수라고 한다.
　일반적인 경우 마찰력은 접촉면의 넓이나 물체의 속도와는 거의 관계가 없고 접촉면의 마찰계수와 수직항력에만 관계가 있다.
2.
물체에 외부에서 힘이 작용하지 않거나 , 작용하는 힘의 합력이 0일 때 정지하고 있는 물체는 계속
정지해 있고 운동하고 있는 물체는 계속 등속 직선 운동을 한다
3.
우선 승강기가 올라가는 경우, 속력이 증가하는 경우는 몸무게가 증가하게 됩니다.
왜냐면, 저울에 나타나는 무게(겉보기 무게)는 사람이 저울의 바닥을 미는 힘과 같습니다. 그리고
사람이 저울의 바닥에 힘을 가하고 있기 때문에, 그에 대한 반작용으로 사람에 같은 크기의 힘을 작용하죠. 그럼 이 힘(수직력)의 변화를 살펴보면 무게의 변화를 알 수 있을 겁니다. 우선 사람에 작용하고 있는 힘은 중력(mg,아래방향)과 수직력(무게,위방향)이 있을 겁니다. 승강기의 속력이 증가한다는 이야기는 승강기가 가속된다는 겁니다. 물체가 가속되려고 하면, 뉴튼의 제2법칙에 의해 물체에 작용하고 있는 힘의 총합이 가속되는 방향으로 작용하고 있다는 겁니다. 즉, 물체가 가속되려고 하면, 그 물체에 작용하는 힘이 있어야 한다는 것이죠. 이때 승강기의 가속도가 a라고 하면, 사람의 가속도도 a가 되어야 할 겁니다. 즉 사람에게도 힘이 있다는 거죠. 얼마만큼? ma만큼. 그러니까 2법칙을 적용하면, 수직력-중력=ma.
그러므로, 수직력=ma+mg(중력)=m(a+g). 그러므로 몸무게는 원래보다 ma만큼 증가했군요.
마찬가지로 생각하면, 속력이 감소하는 경우는 몸무게가 감소하게 되겠죠. 왜냐면, 이때는 가속도 a의 방향이 위쪽이 아니라 아래쪽이 되니까, 2법칙을 적용하면, 중력-수직력=ma 가 될 겁니다. 그러므로, 수직력=m(g-a)가 됩니다. 즉 몸무게가 감소하죠.
승강기가 내려가는 경우도 마찬가지로 생각할 수 있을 겁니다. 이것은 본인이 해보세요. 그래야지 이해가 됩니다. 결과는 속력이 증가하는 경우는 몸무게가 감소하게 될 것이고, 속력이 감소하는 경우는 몸무게가 증가될 겁니다.
마지막으로 관성은 물체가 가지는 성질입니다.
4.뉴턴의 진자는 다섯개의 쇠구슬로 이루어져 있고, 구슬의 회전을 막기위해 각 구슬은 두개의 실에 매달려 있습니다.
원래 뉴턴의 진자는 뉴턴의 제3법칙을 보여주기 위해 만들어졌습니다. 한쪽에서 구슬을 충돌시키면 반대편을 거쳐 같은 충격이 다시 돌아옵니다.
실험제목 : 멀티미디어 수업(역학1)
제출일 : 2004년3월31일
이은경 교수님
　
　
전자전기컴퓨터공학부
제 6 조
학번,이름: 2004440095 이웅
2004440096 이원규
2004440097 이은구

키워드

갈릴레이,   뉴턴,   마찰력,   승강기,   관성,   측정