일반물리학실험 | 정적 평형 상태

 

 

 

TIP

 

 

정지한 상태(정적평형상태)의 물체에 대해 이해하자

 

 

 

평형(equilibrium) 상태

평형 상태에 있다는 것은 물체가 정지하고 있거나 일정한 속도로 직선운동을 하며 물체가 전혀 회전하지 않거나 일정한 각속도로 회전하는 것을 의미 한다. 즉 평형상태에 있는 물체는 다음 두가지 조건을 만족해야 한다.

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실험 방법

실험1 용수철 저울을 이용한 나무토막 및 양팔 저울의 질량 측정

1) 그림 1(a)질량을 알고 있는 추를 용수철 저울에 매달아 용수철의 늘어난 길이를 기록하자.

 

2) F=mg=k△y를 이용하여 용수철 상수를 계산한다. 이때 중력 가속도는 9.80m/s²을 사용한다.

 

3) 그림 1(b)용수철 저울에 실험 2에 사용할 나무토막을 매달아 용수철의 늘어난 길이를 기록하고 나무토막의 질량 m_나무토막을 계산하자.

 

4) 그림 1(c)용수철저울에 실험 3에 사용할 양팔저울을 매달아 용수철의 늘어난 길이를 기록하고 양팔 정루의 질량 m_양팔저울을 계산하자.

∴ 참고로 위의 과정을 자동전자저울을 이용하여 간단히 해결할 수도 있다.

 

그림 1 저울을 이용한 나무토막 및 양팔 저울의 질량 측정

 

실험2 경사면에 정지한 상태의 물체

1) 그림 2과 같이 장치를 구성하고, 경사각을 측정하여 기록하자. 이 때, 경사면 위의 나무토막이 미끄러지지 않도록 하자.

 

그림 2 경사면에서 정지한 상태의 물체

 

2) 식 (4)를 이용하여 수직항력과 정지마찰력을 계산하자.

 

 

3) 식 (5)를 이용하여 정지 마찰계수를 구하자

 

 

실험3 양팔저울에서의 평형

1) 그림 3과 같이 양팔저울에 질량이 다른 두 물체를 양쪽에 매달아 균형을 맞춘다.

 

그림 3 양팔저울에서의 평형

 

2) 물체의 질량 m,M과 중심에서 물체까지의 거리 r₁,r₂를 기록하자

 

3) 식 6a)를 이용하여 저울이 지탱하는 힘을 계산하자.(양팔 저울은 자력에 의해 지탱됨을 유의하자.) 즉, 받침점의 수직항력을 계산한다.

 

4) 식 6b)를 이용하여 평형상태인 두 물체에 의한 회전력 τ₁,τ₂를 계산하고 τ₁=τ₂ 임을 확인하자.

 

 

 

 

[일반물리학실험]정적 평형 상태 레포트