마찰 계수 측정 결과 보고서 대학 물리학 실험

소개글

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목차

1. 실험제목
2. 실험목적
3. 실험이론
4. 관찰 및 결과
5. 분석 및 결과
6. 결론
7. 참고문헌

본문내용

1. 실험제목
마찰계수 측정

2. 실험목적
서로 접촉하고 있는 물체들의 표면에 작용하는 마찰력을 이해하고 측정해본다.
여러 조건에 따른 실험 후 각각의 운동 마찰 계수를 측정한다. 운동 마찰력, 운동 마찰 계수와 관련된 요소를 찾고 이해한다.

3. 실험이론

<그림 1> 정지 마찰과 운동 마찰
마찰력이란 접촉하고 있는 두 물체 사이의 상대적인 움직임을 방해하는 힘을 통틀어 말한다.
마찰력은 정지 마찰력과 운동 마찰력으로 구분된다.
정지 마찰력(f_s)은 두 고체면 사이에 물체를 계속 움직이지 않도록 외력에 대항하여 접촉면에 나란한 방향으로 작용하는 마찰력이다. 수평면에 정지해 있는 물체에 수평면에 나란한 방향으로 외력이 작용할 때 특정세기 f_s보다 그 힘이 약하면 물체가 움직이지 않는다. 이는 정지 마찰력(f_s)이 외력을 상쇄시켜 물체가 받는 알짜 힘이 0이 되도록 하기 때문이다. 하지만 f_s 보다 조금이라도 큰 외력이 물체에 작용하면 물체는 움직이게 되는데 이때 f_s를 최대 정지 마찰력(f_(s,max))라고 한다.
최대 정지 마찰력의 크기는 물체에 작용하는 수직 항력 F_n에 비례한다. (f_(s,max)=μ_s 〖*F〗_n)
여기서 μ_s는 정지 마찰 계수이다. 두 고체면 사이에 물체에 외력이 작용할 때 최대 정지 마찰력은 일정한 값을 가지며 정지 마찰력은 최대 정지 마찰력에 도달할 때까지 증가한다. 정지 마찰력이 최대 정지 마찰력에 도달하면 운동 마찰력이 작용한다
운동 마찰력(f_k)은 운동하고 있는 물체에 작용하는 마찰력으로 물체가 표면 위를 미끄러질 때 작용하는 마찰력으로 미끄럼 마찰력이라고도 한다.
운동 마찰력의 크기는 물체가 받는 수직 항력 F_n에 비례한다. (f_k=μ_k 〖*F〗_n)
여기서 μ_k는 운동 마찰 계수로 μ_k=(mg-(M+m)a)/Mg이다.
운동 마찰 계수(μ_k)는 정지 마찰 계수(μ_s)보다 작다. <그림 1>의 그래프를 통해 알 수 있다.

참고 자료

Serway& jewett(2014) 최신대학물리학 5판 북스힐