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일반물리학 실험 - 힘의 평형
1. 제목
힘의 평형
2. 목적
1.벡터의 합성을 통해 뉴턴의 제 1법칙을 증명한다.
2.한 점에 작용하는 여러 힘의 합력을 힘 평형장치에 의하여 구하고 계산과 그림법에 의한 결과와 비교한다.
3. 이론
평형상태의 물체에 작용하는 모든 힘의 벡터 합이 0임
4. 방법
1. 힘의 평형장치를 평행하게 장치한다.
2. 1개의 줄을 0도의 위치에 둔다.
3. 남은 2개중 1개의 줄을 0도와 함께 30도를 이루게 조정한다.
4. 남은 1개의 줄을 180+30/2의 자리에 둔다.
5. 분동을 올려가며 180+30/2의 자리에 있는 분동의 무게 변화를 관찰한다.
6. 위의 과정을 60 , 90 , 120도에도 똑같이 반복한다.
5. 결과
실험결과
a
b
c
각도
30
193.5
무게
150
150
280
힘
1470
1470
2744
(a+b)-c (힘)
196
그림법
a
b
c
각도
30
195
무게
150
150
288
힘
1470
1470
2822.4
a
b
c
각도
60
210
무게
150
150
260
힘
1470
1470
2548
(a+b…(생략)
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는 다 성공적 이었다 생각한다. 그러면 주제를 바꿔서 이 실험을 다르게 응용하여 실험한 이야기로 넘어가면 우리 조는 2가지를 더 실험해 보았다.
첫 번째는 실험 기구 중 도르래의 각도를 변화시켜 실험한 것이다. 도르래 중 한 개의 각도를 최고로 높여 3개의 각도를 똑같이 해서 평형을 맞춘 무게를 적용해보았다. 처음에는 변화가 있다 생각하였는데 줄을 들었다가 다시 놓아보니 힘의 평형을 유지하였다. 따라서 실험결과는 도르래의 각도에 영향을 미치지 않는다 생각한다.
그리고 두 번째 실험은 줄을 길게 하여 실험한 것이다. 줄 3개중 1개의 길이를 심하게 늘려 실험해 보았다. 그러나 결과에는 영향을 미치지 않았다. 그 이유는 벡터로 보았을 때 우리는 방향과 힘만으로 계산을 하지 줄의 길이라는 요인은 상관하지 않는다. 그렇기 때문에 실험에서 줄의 길이라는 부분은 신경 쓰지 않는 것 같다.
아직 우리조가 실험해보지는 않았지만 실험도구에 수준기라는 것이 있었다. 나는 모든 실험기구는 실험에 의미 있는 것이라고 생각하는 사람이기에 수준기를 이용하여 실험해보려 했지만 우리가 했던 실험에는 필요가 없었기에 생각으로나마 나타내본다.
수준기를 이용하는 이유는 판의 평평함을 맞추기 위해서이다. 그런데 왜 평평함을 맞추어야 할까 만약 비스듬하게 한다면 우리가 실험했던 기구는 오로지 중력을 이용해 힘을 맞추는 것이었다. 따라서 비스듬하게 해도 결과적으로는 힘은 똑같이 작용하기에 도르래의 마찰력을 무시하면 결과가 평평할 때랑 똑같다고 행각한다.
힘의 평형이란 성질은 어떻게 이용할 수 있을까
나는 지구 주위의 인공위성이 힘의 평형을 이용하고 있다고 생각한다. 인공위성이 지구에 떨어지지 않고 떠있는 것은 지구의 중력과 인공위성의 원심력이 힘의 평형을 이루어 떨어지지 않고 인공위성이 지구 주위를 공전한다고 생각하기 때문이다.
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