[A+ 리포트] [일반물리실험] 힘의 평형 실험 (예비 결과 보고서)

소개글

실험 과목 전부 다 A+를 받았으며 예비 결과가 합쳐진 보고서 내용입니다.
제 판매글에 들어가시면 실험과목들의 보고서를 확인하실 수 있습니다.

목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 실험 이론
4. 관찰 및 결과
5. 분석 및 토의
6. 결론
7. 참고문헌

본문내용

2. 실험목적
힘의 합성대를 이용하여 몇 개의 힘이 평형이 되는 조건을 연구하고, 이를 도식법과 해석법으로 비교 분석한다.

3. 실험이론
평형상태는 크게 병진 평형상태와 회전 평형상태가 있다.
1) 병진 평형상태
병진 평형상태는 물체에 작용하는 알짜 외력이 없는 경우인데 이는 아래의 식으로 표현된다.
이때 힘의 합력이 0이 되려면 가속도가 0이 되어야 한다. 가속도가 0이기 위해서는 속도 벡터가 상수여야 하는데 만일 속도 벡터가 0이면 정적 평형 상태라 하고 속도 벡터가 0이 아닌 상수일 때 우리는 동적 평형 상태라 할 수 있다.

2) 회전 평형상태
회전 평형상태는 물체에 작용하는 알짜 외부 토크, 즉 알짜 돌림힘이 없는 경우이다. 이때 돌림힘이 0이 되려면 각가속도가 0이 되어야 한다. 각가속도가 0이기 위해서는 각속도가 상수가 되어야 하는데 이때 각속도가 0이면 정적 평형 상태, 각속도가 상수이면 동적 평형 상태라 할 수 있다.
이번 실험에서는 무게추의 질량과 관련된 실험으로 병진 평형상태를 이용한다. 특히, 정적 평형 상태에 대해 다룬다. 우리는 힘의 물리량을 크기와 방향을 이용한 벡터로 표현할 수 있는데, 이 벡터를 이용하여 힘의 평형을 나타낼 수 있다. 어떤 물체에 여러 가지 힘이 작용하는 경우, 작용하는 모든 힘의 벡터 합인 알짜힘이 0인 경우에 힘의 평형이 이루어진 상태라고 말한다. 즉, 어떠한 방향으로도 힘이 작용하지 않는 상태이다.
아래 그림 1과 같이 세 개의 추를 실에 매달고 평형상태를 맞춘다. 이때 중력가속도 g는 각 추에 일정하게 작용하고 변수가 되는 것은 각 추의 질량과 실로 연결된 3개의 추 사이의 각도이다. 이때 힘의 평형이 이루어지려면 추의 무게 A, B, C 중 두 개를 합한 무게가 다른 하나보다 커야 한다는 점을 유의해야 한다.
힘의 물리량을 나타내는 벡터는 기하학적으로 계산해야 한다. 여러 힘의 크기와 방향이 벡터들로 주어졌을 때, 벡터의 합성을 통해서 최종적으로 이 힘이 어떠한 크기와 방향으로 작용하는지 알 수 있다.

참고 자료

일반물리학 실험교재 편찬위원회. (2020). 일반물리학 실험교재 편찬위원회 (개정 6판). 국민대학교 출판부
한국물리학회. 물리학정보, (https://www.kps.or.kr/)