중력가속도 측정(역학수레)

이론

                        (그림2)   

(1) 실험

( g : 중력가속도, a : 추와 실의 가속도, M > m )

(2) 데이터 분석

 x₁= v。t₁+ ½a(t₁)²                        --------------------------- (1)

 이 된다. 여기서 υ 0는 t = 0일 때의 물체의 속도이다. 그리고 t2초 후와 t3초 후의 물체의 위치 는 각각

 x₂= v。t₂+ ½a(t₂)²  ------------- (2)

 x₃= v。t₃+ ½a(t₃)²  ------------- (3)

 이 된다. 여기서 t2 - t1과 t3 - t2 가 같고 이 시간 간격을 Δt라 하면

Δt = t₂ - t₁= t₃- t₂ --------------------------------- (4)

 식 (1),(2),(3)에서 같은 호 동안에 생긴 거리의 차 x2 - x1= S1과 x3 - x2= S2를 구하고 식 (4)를 사용하여 정리하면 거리 S1 , S2의 차 S2 - S1= ΔS는

ΔS = a (Δt)²        --------------------------------- (5)

∴ a = △S / (△t)²       ------------------------------ (6)

 을 얻는다. 여기서 시간간격 Δt 와 이 시간에 떨어진 거리의 차 ΔS 를 알면 가속도 a를 구할 수 있다.

 

유의점

  1. 실험 도중 장치에 고장이 생긴 경우 즉시 담당 선생님께 알려 교체후 계속 실험할 수 있도록 하시기 바랍니다.
  2. 동영상을 참고하여 실험에 임해주시기 바랍니다.

  

실험 목적

  1. 일정한 중력에 의한 수레의 운동을 관찰함으로써 가속도, 힘 및 질량의 관계를 이해한다.

실험장치


역학수례

(질량 : 500g±1%)


질량 500g±1%


도르레


추걸이
(질량:5g±1%)

추

종이테이프,

실

 

역학수레 :
이 실험에서 사용되는 역학수레는 끝에 자석이 달려있고, 수레판의 끝에도 반대방향으로 자석이 달려있어 충돌을 막는다

　

　

실험절차

1.     실험장치를 구성한다.

2.     추걸이에 추를 부착한다.

3.     Data Studio에서 Start 버튼을 누르고 추를 놓는다.

4.    Cart가 정지 또는 자석에 의해 튕겨져 나온 뒤 Data Studio에서 Stop버튼을 누른다.

5.     Data Studio에 나와있는 그래프를 확인한다.

6.     추의 질량을 변화시켜서 측정하고 또한 타이머의 주파수를 변화시켜서 데이터를 측정한다.

 

측정할 데이타

수레의 질량(M) = _______g, 추와 추걸이의 질량(m) = _______g

DataStudio에 나온 그래프가 위치, 속도, 가속도의 공식을 만족하는지 확인하는 Table을 구성하여 결과레프트에 기입한다.

 

* 수레, 추의 무게를 달리하며 여러번 측정할 것.

　

주의사항

실험이 완료된 후 750 Interface의 전원을 끄고 Data Studio프로그램을 종료한다. 단, PC는 종료하지 않는다.

실험중 갑자기 USB연결선을 뽑지 않는다.

 

고찰할 것

  1. 수레의 속도를 시간에 따른 그래프가 이론에서 배운 식을 따르는가? 위치, 속도, 가속도에 대해 분석할 것
  2. 수레의 질량이 무거울 때와 가벼울 때의 결과가 어떻게 다른가 ? 결과에 차이가 난다면 어떤 이유에서인지, 그리고 어느 값이 더 정확한지 검토해보라

참고사항