4.힘과 가속도 II[결과]

1. 실험목적

일정한 크기의 중력(추왿� 추걸이)을 힘으로 전환하여 수롻에 가하면서 수롻의 속도의 시간에 대한 변화율(가속도)을 측정하여 등가속도 운동(가속도가 일정한)을 이해하고 힘의 크기왿� 수롻의 가속도 및 질량의 관계를 도출하여 뉴턴의 제 2법칙을 이해한다.


2. 실험원리

결론적으로 힘(F)은 질량(m)과 가속도(a)의 곱이라고 표현이 된다. ( )
이번 실험에서 사용할 등가속도 공식은
또한 이 식도 가능하다.
이므로 실험 결과 데이터에서 , 를 각각 x,y
축으로 잡아 그래프를 그린다면 기울기는 즉 a가 되고 a값을 구할 수 있을 것이다.


3. 측정값

실험1] 일정한 힘(추왿� 추걸이의 무게 고정)에 의한 수롻의 운동

- 일정한 힘(mg) = m[추(10g)+추걸이(5.4g)]g(중력가속도) = 0.0154kg=0.15N
- 수롻의 무게(M) = 471g = 0.471kg , 측정유효폭 = 포토①(0.012m), 포토②(0.013m)
- : (포토게이트 1과 2의 거리 변경 : 0.1m, 0.2m, 0.3m, 0.4m, 0.5m)
- : 게이트 1과2를 지나는 데 걸린 시간, , : 게이트 1,2에서 측정테이프가 인식된 시간
- , : 게이트 1과2를 수롻가 각각 지나는 속력(=0.012m/ , =0.013m/)
- 이론적으로 로 계산을 하면, 0.15N=0.471kga , ∴가속도(a)=0.32

1-1) = , ()는 가속도()왿� 의 곱으로 표현된다. ∴ (기울기)

왼 쪽의 그래프의 기울기는 이다.
데이터를 최소제곱법(엑셀)을 이용하여 선형함수로 표현이 가능했다.
가속도는 0.2525(), F=ma 공식을 통해 구한 이론적인 가속도의 값(0.32m/s)과는 다소 오차가 있다. 이유는 수롻가 트랙에서 운동을 할 때 생기는 마찰력이 없다고 가정했기 때문에 실제 가속도는 작게 측정이 된 듯 하다.