(결과)실험 4 newtom 운동법칙 및 마찰력(역학2)

소개글

(결과)실험 4 newtom 운동법칙 및 마찰력(역학2)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

(1)실험 목표

(2)실험방비 및 재료

(3)실험방법 및 분석 요약

본문내용

(1)실험 목표
① Newton 운동 제1, 제2 및 제3법칙을 각각 설명할 수 있다.
② 힘의 정의와 힘의 SI단위를 설명할 수 있다.
③ Newton 운동 제2법칙에서 힘, 질량 및 가속도 관계를 실험적으로 밝힐 수 있다.
④ Newton 운동 제3법칙의 작용과 반작용과의 관계를 실험적으로 확인할 수 있다.
⑤ 마찰력을 실험하고 그 크기 및 마찰계수를 측정할 수 있다.
(2)실험방비 및 재료
다이나믹스 시스템 1세트, LabPro 센서 인터페이스 1세트, 운동(변위)센서 1개, 힘 센서 2개, 가속도센서 1개, 지름 6.2㎜ 길이 60㎝ 황동막대 5개, 최대 측정값 2㎏ 해상도 10㎎ 전자저울 1대, 수준기 1개, 100g 추 1개, 실 1m, 덕 테이프 1개, 문구용 가위 1개, PC 1대, Vernier Logger Pro 1 copy
(3)실험방법 및 분석 요약
실험 4.A 뉴턴 운동 제1법칙
1) 그림 4.1에 Newton 운동 제1법칙 실험 구성도를 나타내었다. 다이나믹스 시스템에 역학차 1대를 장착하고 이 차의 운동을 측정하기 위해 운동센서를 다이나믹스 시스템의 트랙에 일직선으로 설치한다. 트랙의 수평을 수준기로 관찰하면서 트랙의 높이조정 나사로 잘 조정한라. 역학차에 외력을 가하지 않으면 정지상태을 계속 잘 유지하는가?
-예상결과
: 외력을 작용하지 않았으므로 그대로 정지상태를 유지할 것이다.
-결과분석
: 처음에 다이나믹스 시스템에 역학차와 수준기를 올려났을 때는 역학차는 한쪽으로 움직이고 수준기는 평행을 유지하지 않았다. 그래서 다이나믹스시스템의 높이조정 나사를 수준기가 수평을 이룰 때까지 조정하였다. 그 결과, 역학자는 외력을 작용하지 않을 때 놓은 그 자리에서 정지상태를 유지하였다.
2)그림 4.1의 실험구성도에서 역학차의 운동을 측정한다. 변위 센서, 센서 인터페이스, PC 및 데이터 수집/분석 소프트웨어 Logger P개 3로 역학차의 시간별 위치, 속도 및 가속도를 측정한다. 운동 측정을 위해 준비된 PC에서 데이터 수집/분석 소프트웨어인 Logger Pro3를 작동시킨다. 변위 센서가 자동으로 검출되고 피측정 물체의 변위 및 속도의 시간에 대한 데이터표와 그래프의 빈 상태(준비상태)가 나타날 것이다. 이 상태에서 역학차를 트랙의 왼쪽 구석에서 반대편을 향하여 밀어서 직선 운동시키면서 동시에 Logger Pro3 화면의 “collect\" 버튼을 선택한다. 실시간으로 역학차의 시간별 위치 및 속도에 대한 측정 데이터와 그래프가 얻어질 것이다.
측정 결과는 적절한 제목, 측 이름, 변수 이름, 단위 등을 기입하고 다음분석과 기록을 위하여 적절한 파일명으로 저장한다.
측정 결과 역학차의 운동은 등속 직선 운동을 하는가? 즉 외력이 없는 상태에서 등속 직선 운동 즉 변위 대 시간 그래프에서 기울기가 일정한가?
실험과정 1)~2)의 결과로부터 Newton 운동 제1법칙을 확인할 수 있는가? 본 실험 장치에서 매우 작은 외력은 무엇일까?
-예상결과
: 마찰력 등의 외력이 있기 때문에 완벽하지는 않겠지만 거의 등속 직선 운동에 가까운 운동을 할 것이다. 그러므로 기울기는 거의 일정할 것이다.
-결과분석
: 2초 때 역학차가 다이나믹스 시스템의 맞은편에 부딪쳤는데 0초~2까지의 시간 대 변위 그래프의 기울기는 거의 일정하게 감소하고 있다.
실험과정 1)~2)에서 외력의 거의 작용하지 않는 환경에서 역학차가 힘을 가하지 않았을 때는 정지 상태를 유지하고 역학차를 작동시켰을 때에는 등속도 운동에 매우 가까운 운동을 하는 것으로 보아 뉴턴 운동의 제 1법칙인 관성의 법칙을 확인할 수 있다.
본 실험장치에서도 배제하지 못한 매우 작은 외력은 다이나믹스 시스템과 역학차 사이에 작용되는 마찰력과 공기의 저항이라고 생각한다.
실험 4.B Newton 운동 제2법칙
1) 그림 4.2의 Newton 운동 제2법칙 실험 구성도를 구성한다. 다이나믹스 시스템에 역학차1대를 장착하고 이 차에 가하는 힘과 가속도를 측정하기 위해 가속도센서 및 힘 센서를 이 역학차에 전용 피스로 장착한다. 힘과 가속도는 모두 벡터량이므로 설치 방향이 매우 중요하다. 가속도센서의 설치 방향은 센서에 표시되어 있는 화살표가 역하가의 진행 방향 (+x방향)과 일치하게 한다. 힘센서의 설치 방향은 센싱고리가 역시 역학차의 진행 방향과 일치하게한다. 이렇게 2개 센서가 설치된 역학차세트를 트랙에서 들어내어 저울로 질량 를 측정하여 기록한다.(분석 시 매우 중요한 물리량임.) 2개 센서의 연결 케이블은 위로 여유 있게 스탠드 등으로 고정하여 역학차의 운동 범위에서 방해되지 않게 한다. 트랙에서 역학차가 정지상태를 유지하게 트랙의 수평을 수준기(트랙 위에 놓아 가면서)로 관찰하면서 트랙의 높이조정나사로 잘 조정하라.
2) 그림 4.2의 실험구성도에서 역학차의 힘과 가속도를 측정한다. 힘센서, 가속도센서, 센서 인터페이스, PC 및 데이터 수집/분석 소프트웨어로 역학차에 가한 힘, 역학차의 가속도를 측정한다. 힘센서의 측정범위는 “50N”으로 맞춘다. 힘과 가속도 측정을 위해 준비된 PC에서 데이터 수집/분석 소프트웨어인 Logger Pro 3를 작동시킨다. 힘센서와 가속도센서가 자동으로 검출되고 피측정 물체에 가한 힘 및 물체의 가속도의 시간에 대한 데이터 표와 그래프의 빈 상태(준비상태)가 나타날 것 이다. 준비된 역학차가 수평되게 센서에 힘을 가하지 않은 상태에서 오

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newton 운동법칙,   뉴턴의 운동법칙,   Newton 운동 제2법칙