힘의 평형(sine의 법칙)
FMN-2 / (FM-2)
실험 목적
- 힘의 합성대를 이용하여 힘의 합성과 분해법, 힘이 평형이 되는 조건을 이해하고, 도식법과 해석법으로 비교 분석해본다.
실험 원리
제 1 평행조건 : 정지 또는 등속직선 운동상태를 유지하기 위해서는 외력의 합이 0 이 되어야 한다.
제 2 평행조건 : 정지 또는 등속회전 운동상태를 유지하기 위해서는 토오크의 합이 0이 되어야 한다.
실험장치
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실험절차
- 합성대의 수평확인 : 수준기를 이용해 합성대가 수평이 되도록 합성대 다리의 조절나사를 사용해 맞춘다.
- 먼저 임의의 질량을 기준(0도) 추걸이에 올려놓고 나머지 추걸이에 적당한 추를 달고 각도를 조절하여 평형상태가 되도록 맞춘다.
- 평형이 이루어졌으면 이를 확인하기 위해 중앙의 가락지를 흔들어도 다시 중앙에 정지되는지 확인하고, 추들의 질량과 각각의 각도를 기록한다.
- 같은 실험을 추의 질량을 바꾸어가벼 10회 실시한다.
- 이상의 결과를 작도법과 해석법으로 구하여 실측치와 비교한다
- 작도법(도식법)
- 해석법
결과
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횟수 |
A |
B |
C(실험) |
C(이론) |
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도식법 |
해석법 |
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1 |
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2 |
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3 |
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4 |
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5 |
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(-R)
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추 횟수 |
A |
B |
C(-R) |
각( |
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힘(gm) |
각도 |
힘(gm) |
각도 |
힘(gm) |
각도 |
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1 |
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2 |
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3 |
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4 |
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5 |
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)
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실측값 |
작도값 |
계산값 |
계산값과의 상대오차(%) |
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R |
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R' |
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R'' |
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R/R" |
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유의점
- 이 실험은 새 교제(FMN-2)에도 설명되어 있지만 정확하지 않습니다. 구교재를 참고하시기 바랍니다.
실험 TIPs
- 하나의 추를 0도에 맞추어 놓고 다른 두 추의 각도를 움직이면 상대각도를 구하기 쉽다.
- 도르레가 합성대에 닿아 잘 움직이지 않으면 오차를 크게 하는 원인이 된다.
고찰할 것
- 실험절차(3)에서 힘이 평형이 되는 각도가 되었을 때 가락지를 흔들어도 제자리에 돌아오는 이유는 무엇인가 ?
- 수평을 맞추는 것이 이 실험에서 어떤 의미가 있는가 ?
- 만약 이 실험에서 추걸이를 4개를 이용한다면 힘의 평형점을 찾기 위해 움직여야할 최소 갯수는 몇개인가 ?
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