일반물리학실험 | 애트우드의 기계

 

 

 

TIP

 

 

1. 애트우드의 기계에 대해 알아본다.
2. 물체에 적용되는 힘, 물체의 질량 그리고 물체의 가속도는 서로 어떤 관계가 있는지 알아본다.

 

 

 

물체에 작용한 알짜 힘은 물체의 질량과 가속도의 곱과 같다.

 

 

물체의 가속도는 물체에 작용하는 알짜힘에 비례하고 물체의 질량에 반비례한다. 애티우드의 기계란 마찰이 작은 가벼운 도르래와 추를 사용하여, 도르래에 건 실의 양편에 추를 달아 그 움직임을 보고 가속도를 측정하는 실험 장치이다.

 

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실험 방법

실험 1 : 총 질량 상수

1) 바탕화면에 Capstone을 실행하여 Capstone의 장치 도구에서 Hardware Setup icon을 클릭하여 설정 창을 열고 하드웨어 설정 창 안의 Paxco 550 universal interface 그림의 디지털 채널 1을 클릭하여 Photogate with Pulley를 선택한다.

 

2) Capstone 좌측의 디스플레이 팔레트의 상단체 위치한 Graph를 더블클릭하여 그래프 창의 연다.

 

3) Graph x,y 축의 Seclect Measurement를 클릭하여 각각 시간(Time)과 선속력(Linear Speed)으로 선택한다.

 

4) 포토 게이트의 입체 음향 플러그를 인터페이스 장치의 디지털 채널 1에 연결한다.

 

5) 스탠드 모서리에 클램프를 설치한다.

 

6) 도르래 장착막대를 사용하여 포토 게이트 위에 도르래의 탭은 붙인다.

 

7) 클램프에 포토케이트/도르래가 수평이 되도록 설치한다.

 

8) 기록(Record)을 눌러 측정을 시작한다. 추 걸이가 바닥에 도착하기 전에 기록을 멈춘다.

 

9) 위의 단계를 다양한 질량 조합들을 만들기 위해 반복한다. 각 실험에서 알짜 힘은 변화하지만 시스셈의 총 질량(M₁ + M₂)은 그대로이다.

 

10) 각 그래프에서 실험적 가속도를 결정한다. 그래프에서 ‘Curve Fit’메뉴 버튼을 클릭하고 ‘Linear Fit’을 선택한다. 그래프에서 속력-시간은 물체의 평균 가속도이다.

 

11) 그래프에서 구한 가속도를 이론값과의 차이를 구한다.

 

실험 2 : Not Force 상수

1) Pasco Capstone 설정과 실험기구는 실험1과 동일하므로 재설정 할 필요가 없다.

 

2) 기록(Record)을 눌러 측정을 시작한다. 이때 총질량은 바꿔가며 알짜힘( - )은 그대로 유지시키며 설험한다. 양쪽 질량 걸이에 같은 양만큼 추가해가며 질량을 바꾼다.

 

3) 각 그래프에서 실험적 가속도를 결정한다. 그래프에서 ‘fit’메뉴 버튼을 클릭하고 ‘Linear fit’을 선택한다. 그래프에서 속력‘시간은 물체의 평균 가속도이다.

 

4) 각 데이터의 질량을 사용하여 알짜 힘을 계산하고 기록한다.

 

5) 데이터 테이블에서 총 질량을 계산하고 기록한다.

 

6) 각 데이터에서 실험적 가속도와 이론적 가속도의 퍼센트 차이를 계산하고 기록한다

 

 

 

[일반물리학실험]애티우드의 기계 레포트