일반물리학실험 - 힘과 가속도

목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3.실험 기구 및 재료
4.실험 방법
5. 측정값
6. 실험 결과
7.결과에 대한 논의
8.결론

본문내용

1. 실험 목적
일정한 크기의 중력을 수레에 가하면서 수레 속도의 시간에 대한 변화를 측정하여 등가속도 운동을 이해하고 힘의 크기와 수레의 가속도 및 질량의 관계를 구하여 Newton 제2법칙을 이해한다.

* Newton 제2법칙
뉴턴 운동 제 2법칙은 물체의 운동의 원인인 힘에 대한 간단하고도 매우 중요한 기본 법칙이다. 뉴턴 제 2법칙은 역학의 기본이 되었으며 힘과 가속도, 질량과의 관계를 밝힘으로서 역학의 목표인 시간에 따른 위치 함수를 설명하는 것이 가능해졌다.
속도가 변하는 정도를 가속도라 했을 때 뉴턴은 가속도가 생기는 원인을 힘이라고 정의했다. 즉 가속도는 힘에 비례하고, 속도를 유지하려는 성질인 관성의 척도인 질량에 반비례한다는 것을 알아내었다. 그 식은 다음과 같이 표현된다. 하지만 이 식은 질량이 변하는 경우에 적용시키기 힘들어지는 문제점이 있다. 그래서 현대적 힘은 다음과 같이 정의된다. 여기서 P는 운동량, 즉 질량과 속도를 곱한 값을 뜻하고 F는 물체에 작용하는 모든 힘을 합한 알짜 힘을 의미한다. 이 식은 운동량을 시간에 대해 미분한 값이 힘이 된다는 것을 의미하며 이는 곧 운동량의 변화를 일으키는 것이 힘이라는 것을 뜻한다. 운동량과 힘과의 관계는 운동을 서술하는데 큰 도움을 준다. 계를 크게 잡았을 때 계 안 에서 작용하는 힘은 내력으로 간주하여 계에 작용하는 알짜 힘이 0이 됨을 이용해 운동량의 변화량이 0임을 이끌어 낼 수 있다. 이것을 이용해 운동량 보존 법칙을 사용하여 운동을 기술하는 것이 가능해졌다. 역으로 우리는 위에서 보았던 =라는 식 역시 이 식에서 유도할 수 있다. 가속도는 속도를 시간에 대해 미분한 값으로 표현한 것이므로, 다음과 같은 결과를 얻을 수 있다. 여기서 힘과 가속도 모두 벡터량이며, 힘이 가해진 방향과 같은 방향으로 가속도가 생긴다.

참고 자료

없음