부산대학껓 일반물��학씄험(2015) 실험보고서 - 힘과 가속도

1. 실험목적
일정한 크기의 중력을 수레에 가하면서 시간에 대한 수레의 속도 변화를 측정하여 등가속도 운동을 이해하고 힘의 크기왿� 수레의 가속도 및 질량의 관계를 구하여 Newton의 제 2법칙을 이해한다.

2. 실험 원리
① Newton 의 제 2법칙으로부터 F ⃗=ma ⃗ 이다. 이를 해석하면 가속도의 방향과 힘의 방향은 같은 방향임을 알 수 있다.
② x방향의 일차원 등가속도 직선 운동인 경우 초기 시간이 t_0이고 초기 속도를 v_0라고 하면
v=v_0+a_x (t-t_0)
x=x_0+v_0 (t-t_0 )+1/2 a_x 〖(t-t_0)〗^2
이다. 위 식에서 t-t_0를 소거하면
v^2-〖v_0〗^2=2a_x (x-x_0)
다음과 같은 식이 나온다. 실험에서 측정하여 구한 속도왿� 간격을 알 수 있으므로 가속도를 구할 수 있다. 이를 ①에서 구한 가속도왿� 비교하여 뉴턴의 제 2 법칙이 성립하는지 확인한다.

3. 실험 기구 및 재료
트랙, 수레, 포토게이트 계시기, 추세트, 추걸이

4. 실험 방법
(1) 실험 1 – 일정한 힘에 의한 수레의 운동
1. 장치를 구성한다. 수평조절나사를 돌려 수평을 맞추고 수레가 스스로 굴러가지 않음을 확인한다. 트랙 위의 눈금자가 실험자에 가까운 쪽을 향하도록 트랙의 방향을 정한다.
2. 수레왿� 추걸이의 질량을 측정한다.
3. 추걸이를 설치하고 수레를 최대한 당겼을 때 추걸이가 도르레에 닿지 않도록 멈춤 장치 1의 위치를 정하여 고정한다. 그리고 추걸이가 바닥에 닿기 전에 수레가 멈출 수 있도록 멈춤 장치 2의 위치왿� 실의 길이를 조정한다. (추왿� 추걸이가 낙하하여 바닥에 부딪히면 추걸이가 쉽게 파손된다.)
4. 수레에 부착된 측정 테이프를 잘 인식하도록 두 포토게이트의 높이를 조정한다.
5. 측정 테이프의 폭 ∆l을 측정한다.
6. 수레 중심이 멈춤 장치 1로부터 약 15~20 cm 떨어진 위치를 수레의 출발 위치 x_s로 정한다.