힘의 합성

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본문내용

힘의 합성
실험 목적
벡터 도형을 토대로 한 점에 작용하는 몇 개의 힘을 합성하고 결정된 값을 합성대를 이용 하여 실험적으로 정확히 검토한다.
실험 기구
힘의 합성대, 추, 추걸이
실험 원리
힘은 벡터량이므로 평행사변형법을 사용하여 합성한다
① 힘의 합성 : 한 점에 두 힘이 동시에 작용할 때 두 힘과 같은 효과를 내는 한 개의 힘 을 구하는 것
A F F = A²+ B²+ 2ABcosθ
B
② 힘의 평형 : 한 점에 두 개 이상의 힘이 작용하고 있는데도 불구하고 물체가 정지해 있거나 운동 상태의 변화가 없을 때 이들의 힘은 평형을 이루고 있다.
이는 합력(∑F )이 0이라는 뜻 ( 물체는 정지 또는 등속도 운동한다)
·두 힘의 평형
동일 작용선상에서 크기가 같고,
방향이 반대인 두 힘은 서로 평형을 이룬다.
·세 힘의 평형
한 점에 세 힘 F₁,F₂,F₃가 작용하여 물체가 평형을 이룰 때 합력이 0이 된다.
평형을 이루기 위한 세 조건은
(1) 임의의 두 힘의 합은 다른 한 힘과 크기가 같고, F₁
방향이 반대이며 같은 작용선상에 있다.
(2) 세 힘을 차례로 평행 이동하면 폐삼각형이 된다. F₃ F₂
(3) 그림이 (a), (b)와 같이 세 힘이 평형을 이룰 때 (a)
F₁ F₂ F₃
sinθ₁ sinθ₂ sinθ₃ F₁ F₂
( 라미의 정리 )
F₃
실험 방법
① 합성대가 평행이 되도록 조절나사를 이용하여 맞춘다.
② 임의의 값(추의 질량)을 3개 정한다.
단, 가장 큰 값은 나머지 2개의 합보다 작아야 한다.
③ 추걸이를 고정시키고 하나의 추걸이에 가장 큰 질량의 추를 올린다.
④ 나머지 추 2개를 나머지 추걸이에 올리고 합성대가 평형이 되도록 각도를 조절한다.
⑤ 실험원리의 힘의 합성을 통해 각도를 구한다.
⑥ 실험에서 구해진 값과 이론치를 비교한다.
실험결과
· 세 힘이 같을 때 ( 각 150ｇ)
150
120° 120°
150 120° 150
· 두 힘이

참고 자료

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