목차
만점받은 레포트입니다.
본문내용
165
0.642
1.119
1.015
1.075
0.592
0.907
0.961
0.529
1.609
1.534
1.588
0.801
0.953
0.987
0.498
2.099
1.709
1.725
0.904
0.814
0.822
0.431
2.589
2.089
2.101
1.040
0.807
0.811
0.402
3.079
2.531
2.542
1.246
0.822
0.826
0.405
전체적인 무게가 증가할수록 마찰력은 같이 증가하였으나 마찰계수는 감소하였다.
<실험 3>
일=
0.6942
0.627
1.4364
1.764
2.8872
3.136
4.2717
4.410
회전축을 기준으로 위치에너지의 변화와 일의양이 거의 같게 나왔다.
백분율 오차는 차례대로 10.2%, 20.5%, 8.3%, 3.2%가 나왔다.
<실험 4>
일의 양은 2.555, 수직힘은 2.572가 나왔다.
일의 양이 수직힘보다 0.7%정도 오차가 나타났다.
4. 질문 및 토의
질문1
(1) 경사판 위에 있는 구름체에 미치는 힘을 측정한 값이 힘의 벡터 모델로 예상한 값과 정확하게 일치 하는가?
-일치하지 않는다. 오차가 경사각이 높아질수록 줄어드는 경향을 보인다.
질문2
(1) 두 물체 사이의 미끄럼 마찰력의 값이 두 물체 사이의 수직힘에 의존하는가? 만일 그렇다면 수직힘과 미끄럼 마찰력 사이의 관계는?
- 수직힘은 이고 는 마찰블록의 무게, 는 블록 위에 놓은 추의 무게 이다. 측정값을 보면 수직힘이 커질수록 미끄럼 마찰력도 커짐을 알 수 있다.
(2) 두 물체 사이의 미끄럼 마찰력의 값이 두 물체의 접촉면적에 의존하는가?
- 이론상으론 마찰력은 이므로 마찰계수와 질량, 중력가속도에 따라 변하고 접촉면적 과는 관계가 없다. 하지만 실제 실험에서는 면적에 따라 마찰력이 약간의 차이가 있었다.
(3) 두 물체 사이의 미끄럼 마찰력이 접촉하고 있는 물질에 의존하는가?
- 실험에서 블록의 A와 B면을 사용하면 나무가 경사면과의 접촉물질이 되고, C면을 사용하면 테이프 두 줄이 경사면과 접촉한다. 결과 값에서 보듯이 접촉물질이 같은 A와 B에서는 마찰력이 비슷한데 비해 C는 마찰력 값이 A, B보다 훨씬 작다. 따라서 접촉 물질에 따라 미끄럼 마찰력이 다름을 알 수 있다.
(4) 이 실험과 실험 1의 결과를 조합해보자. 경사판이 45도로 기울어져 있고 마찰블록의 표면 A가 경사판에 접촉해 있다면 의 값이 어떻게 되겠는가?
-경사가 45도 이면 수직힘은 이고 이 값은 0.330N이다. 마찰블록의 표면이 A이므로 마찰계수()의 값은 0.9이다.
그러므로 미끄럼 마찰력 이다.
질문3
지렛대를 사용하면 무거운 물체를 올리는 것과 같이 힘든 일을 쉽게 할 수 있다는 사실을 주위에서 많이 보아서 알고 있다. 그 이유를 에너지 보존법칙에 따라 설명해보자.
지렛대는 무거운 물체를 적은힘으로 쉽게 들어 올릴수있게 만든 기구로써 물체와의 거리가 길수록 적은힘으로 물체를 들 수 있다. 그 원리는 에너지 보존의 법칙이란 관점에서 이해하자면
전체의 에너지는 보존이 되어야 한다. 회전축에서 봤을 때 힘을 가하는 쪽에서 가해진 힘의 양이 들어올려진 쪽의 위치에너지의 변화량과 같아야 하는 것이다. F*d 가 양쪽이 같아야하는데 회전축을 힘을 가하는 쪽에서 멀게 함으로써 적은힘으로도 무거운 물체를 들어올릴수 있게 되는 것이다.
5. 결론 및 검토
첫 번째 실험에서는 경사각에 따라 마찰력이 다름을 알수있었는데, 경사각이 커질수록 힘과 일의 양의 오차가 작아졌다. 이는 경사각이 작을 때 마찰력이 커짐을 알수 있었다.
두 번째 실험에서는 같은 물체라도 접촉물질에 따라 마찰력이 다름을 알수있었는데,
실험에서는 접촉면적에따라 약간의 차이가 났지만 거의 오차가 없이 나왔다. 이부분은 접촉면적과 상관없이 마찰력이 같아야하는데 가로와 세로부분에서의 접촉면적보다는 접촉면의
거칠기, 즉 마찰계수가 차이가 있었음이 오차의 원인으로 보인다. 그리고 테이프가 2줄로 된 면에서는 접촉면적도 달랐지만 접촉물질이 마찰계수가 작음을 확실히 알수있었는데, 한가지 아쉬운점은 전체적인 면을 전부 테이프를 발랐다면 접촉면적은 같고 물질만 다르게 되어 접촉면적과는 상관이없고 접촉물질에만 영향을 받는 다는 것을 확실히 알수 있었을 것 같다. 만약 다음에 또 이런실험을 후배들이 한다면 그때는 테이프를 다바르고 실험을 하는 것이 좋을 것 같다.
세 번째 실험에서는 지렛대의 원리를 다시한번 알수있게 해주는 실험이 되었다. 저번 5장에서 했었던 물체의 평형과 상통하는 부분이 있었는데, 지렛대의 원리,우리 주변에서 볼 수 있는 시소의 원리를 다시 한번 생각해볼수있었던 실험이었다. 여기서도 에너지 보존법칙이 적용이 됨을 알수있었는데, 양쪽의 위치에너지의변화와 가해준힘의 양은 같다는 것에 입각하여, 5장의 평형에서 배웠던 힘과 거리의 곱이 같다는 것을 이용하면 지렛대의 원리를 알수있었다.
네 번째 실험에서는 결국 지렛대의 원리처럼 경사면을 이용하면 역시 일을 쉽게 할 수 있다는 것을 알수 있게 했던 실험이었다. 이것은 첫 번째 실험과 일맥상통하였는데, 경사면이 있으면 마찰력이라는 것이 필수적으로 생긴다. 그런데 이 마찰력의 방향은 우리가 가해줄 힘의 방향과 같으므로 이 마찰력이 일을 할때에 우리가 가하는 힘에 더해져서 일을 한다.
즉 마찰력이 있다면 같은 일을 할때에 우리가 가하는 힘의 크기가 마찰력만큼 작아진다는 것을 알수있었다. 실험데이터에서는 눈에 띄일정도의 큰수치로 나오지는 않았지만, 확실히 힘이 작아짐을 확인할 수 있었다.
이번 실험은 전체적으로 우리 주위에서 물리적인 원리를 이용하여 일을 쉽게 할 수 있는 여러 가지 도구나 아이디어를 확인해 볼수 있는 시간이 되었던 것 같다. 그러나 이모든 원리에 관통되어 적용되는 하나의 큰 원리가 있었으니 그것은 에너지 보존의 법칙이다.
이 실험뿐아니라 이제까지 했던 실험들은 에너지보존의 법칙에서 벗어나지않는 실험이었고,
고대부터 이원리를 체계적으로 알진못했지만 몸으로 터득하여 이용하였던 인류의 도구나 아이디어가 다시 한번 대단하다는 생각이 드는 실험이었다.
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0.529
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1.534
1.588
0.801
0.953
0.987
0.498
2.099
1.709
1.725
0.904
0.814
0.822
0.431
2.589
2.089
2.101
1.040
0.807
0.811
0.402
3.079
2.531
2.542
1.246
0.822
0.826
0.405
전체적인 무게가 증가할수록 마찰력은 같이 증가하였으나 마찰계수는 감소하였다.
<실험 3>
일=
0.6942
0.627
1.4364
1.764
2.8872
3.136
4.2717
4.410
회전축을 기준으로 위치에너지의 변화와 일의양이 거의 같게 나왔다.
백분율 오차는 차례대로 10.2%, 20.5%, 8.3%, 3.2%가 나왔다.
<실험 4>
일의 양은 2.555, 수직힘은 2.572가 나왔다.
일의 양이 수직힘보다 0.7%정도 오차가 나타났다.
4. 질문 및 토의
질문1
(1) 경사판 위에 있는 구름체에 미치는 힘을 측정한 값이 힘의 벡터 모델로 예상한 값과 정확하게 일치 하는가?
-일치하지 않는다. 오차가 경사각이 높아질수록 줄어드는 경향을 보인다.
질문2
(1) 두 물체 사이의 미끄럼 마찰력의 값이 두 물체 사이의 수직힘에 의존하는가? 만일 그렇다면 수직힘과 미끄럼 마찰력 사이의 관계는?
- 수직힘은 이고 는 마찰블록의 무게, 는 블록 위에 놓은 추의 무게 이다. 측정값을 보면 수직힘이 커질수록 미끄럼 마찰력도 커짐을 알 수 있다.
(2) 두 물체 사이의 미끄럼 마찰력의 값이 두 물체의 접촉면적에 의존하는가?
- 이론상으론 마찰력은 이므로 마찰계수와 질량, 중력가속도에 따라 변하고 접촉면적 과는 관계가 없다. 하지만 실제 실험에서는 면적에 따라 마찰력이 약간의 차이가 있었다.
(3) 두 물체 사이의 미끄럼 마찰력이 접촉하고 있는 물질에 의존하는가?
- 실험에서 블록의 A와 B면을 사용하면 나무가 경사면과의 접촉물질이 되고, C면을 사용하면 테이프 두 줄이 경사면과 접촉한다. 결과 값에서 보듯이 접촉물질이 같은 A와 B에서는 마찰력이 비슷한데 비해 C는 마찰력 값이 A, B보다 훨씬 작다. 따라서 접촉 물질에 따라 미끄럼 마찰력이 다름을 알 수 있다.
(4) 이 실험과 실험 1의 결과를 조합해보자. 경사판이 45도로 기울어져 있고 마찰블록의 표면 A가 경사판에 접촉해 있다면 의 값이 어떻게 되겠는가?
-경사가 45도 이면 수직힘은 이고 이 값은 0.330N이다. 마찰블록의 표면이 A이므로 마찰계수()의 값은 0.9이다.
그러므로 미끄럼 마찰력 이다.
질문3
지렛대를 사용하면 무거운 물체를 올리는 것과 같이 힘든 일을 쉽게 할 수 있다는 사실을 주위에서 많이 보아서 알고 있다. 그 이유를 에너지 보존법칙에 따라 설명해보자.
지렛대는 무거운 물체를 적은힘으로 쉽게 들어 올릴수있게 만든 기구로써 물체와의 거리가 길수록 적은힘으로 물체를 들 수 있다. 그 원리는 에너지 보존의 법칙이란 관점에서 이해하자면
전체의 에너지는 보존이 되어야 한다. 회전축에서 봤을 때 힘을 가하는 쪽에서 가해진 힘의 양이 들어올려진 쪽의 위치에너지의 변화량과 같아야 하는 것이다. F*d 가 양쪽이 같아야하는데 회전축을 힘을 가하는 쪽에서 멀게 함으로써 적은힘으로도 무거운 물체를 들어올릴수 있게 되는 것이다.
5. 결론 및 검토
첫 번째 실험에서는 경사각에 따라 마찰력이 다름을 알수있었는데, 경사각이 커질수록 힘과 일의 양의 오차가 작아졌다. 이는 경사각이 작을 때 마찰력이 커짐을 알수 있었다.
두 번째 실험에서는 같은 물체라도 접촉물질에 따라 마찰력이 다름을 알수있었는데,
실험에서는 접촉면적에따라 약간의 차이가 났지만 거의 오차가 없이 나왔다. 이부분은 접촉면적과 상관없이 마찰력이 같아야하는데 가로와 세로부분에서의 접촉면적보다는 접촉면의
거칠기, 즉 마찰계수가 차이가 있었음이 오차의 원인으로 보인다. 그리고 테이프가 2줄로 된 면에서는 접촉면적도 달랐지만 접촉물질이 마찰계수가 작음을 확실히 알수있었는데, 한가지 아쉬운점은 전체적인 면을 전부 테이프를 발랐다면 접촉면적은 같고 물질만 다르게 되어 접촉면적과는 상관이없고 접촉물질에만 영향을 받는 다는 것을 확실히 알수 있었을 것 같다. 만약 다음에 또 이런실험을 후배들이 한다면 그때는 테이프를 다바르고 실험을 하는 것이 좋을 것 같다.
세 번째 실험에서는 지렛대의 원리를 다시한번 알수있게 해주는 실험이 되었다. 저번 5장에서 했었던 물체의 평형과 상통하는 부분이 있었는데, 지렛대의 원리,우리 주변에서 볼 수 있는 시소의 원리를 다시 한번 생각해볼수있었던 실험이었다. 여기서도 에너지 보존법칙이 적용이 됨을 알수있었는데, 양쪽의 위치에너지의변화와 가해준힘의 양은 같다는 것에 입각하여, 5장의 평형에서 배웠던 힘과 거리의 곱이 같다는 것을 이용하면 지렛대의 원리를 알수있었다.
네 번째 실험에서는 결국 지렛대의 원리처럼 경사면을 이용하면 역시 일을 쉽게 할 수 있다는 것을 알수 있게 했던 실험이었다. 이것은 첫 번째 실험과 일맥상통하였는데, 경사면이 있으면 마찰력이라는 것이 필수적으로 생긴다. 그런데 이 마찰력의 방향은 우리가 가해줄 힘의 방향과 같으므로 이 마찰력이 일을 할때에 우리가 가하는 힘에 더해져서 일을 한다.
즉 마찰력이 있다면 같은 일을 할때에 우리가 가하는 힘의 크기가 마찰력만큼 작아진다는 것을 알수있었다. 실험데이터에서는 눈에 띄일정도의 큰수치로 나오지는 않았지만, 확실히 힘이 작아짐을 확인할 수 있었다.
이번 실험은 전체적으로 우리 주위에서 물리적인 원리를 이용하여 일을 쉽게 할 수 있는 여러 가지 도구나 아이디어를 확인해 볼수 있는 시간이 되었던 것 같다. 그러나 이모든 원리에 관통되어 적용되는 하나의 큰 원리가 있었으니 그것은 에너지 보존의 법칙이다.
이 실험뿐아니라 이제까지 했던 실험들은 에너지보존의 법칙에서 벗어나지않는 실험이었고,
고대부터 이원리를 체계적으로 알진못했지만 몸으로 터득하여 이용하였던 인류의 도구나 아이디어가 다시 한번 대단하다는 생각이 드는 실험이었다.
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