[일반물��학씄험]갈릴레오 실험과 경사면에서 중력갿�속도 측정

실험 목적
운동감지리를 써서 경사면에서 구르는 수레의 속도왿� 가속도를 측정한다.
갈릴레오가 가정한 등가속도 운동이 타당한지 알아본다.
경사면에서 운동하는 수레의 경사각과 가속도 사이의 수학적 관계를 결정한다.
수레의 가속도왿� 경사각 사이의 수학적 관계식을 통해 자유낙하가속도(g)값을 구한다.
등가속도 운동방정식을 구해본다.
위에서 추정한 g 값이 유효한지 결정한다.

실험 이론 및 원리
실험 요약
갈릴레오의 가속도 실험에 통해 가속도, 등가속도의 개념을 이해하고, 이 실험에 문제가 없는지 탐구해본다. 그리고 현대 물리학 관점에서의 실험과의 비교를 통해 더 나은 실험설계를 해보고, 운동방정식을 통해 맞는지 검증해 본다.
더불어 예비 질문에서 나오는 공의 크기왿� 낙하속도의 관계 공의 질량과 낙하속도의 관계를 알아보며 공의 질량과 관계해서 나오는 만유인력의 법칙도 생각해 본다. 운동방정식은 ma = mgsinθ - mgcosθ = mg(sinθ-cosθ)이고 만유인력의 법칙은 F=G××/ 임을 이용하자.

자유낙하법칙의 발견
일반적으로 실험은 목적의식 없이는 할 수 없다. ‘관찰’은 아무런 사전 조작 없이도 자연현상을 있는 그대로 조심스럽게 관측만 하면 되는데 반해서, 실험은 목적의식을 갖고 인공적인 상황을 만들어 내는 등 자연계에 능동적으로 작용함으로써 자연계로부터 답을 얻어내는 것이다.
이때 목적과는 관계없는 부차적인 요소는 될수록 제거해 버리고, 또 측정하기가 쉽도록 실험 방법이나 장치에 특별한 방책을 강구해주어야 한다.
이 원칙에 따라 낙하운동의 정량적 연구에 들어간 갈릴레이는, 공기의 저항이라는 부차적 요소를 될수록 적게 하기 위해 비중이 큰 납이나 은을 쓰고, 낙하속도를 늦추어 측정이 쉬워지도록 하기 위해 비탈면을 이용했다.
또 마찰을 없애기 위해 미끄럼 대신 굴림을 이용했다.
이런 방책을 써도 낙하의 본질적 성질은 하나도 변하지 않는다는 사실을 확인한 후, 갈릴레이는 비탈면을 따라 굴러내리는 공의 낙하운동을 연구했던 것이다.