일반물리학실험 | 강체의 단진동

 

 

 

TIP

 

 

단진동하는 강체의 진동 주기를 측정하여 중력 가속도 g값을 구한다.

 

 

 

돌림힘

문의 한쪽 끝이 점 O에서 경첩에 달려 있는 조감도, 그림을 보자. 점 O를 지나고 지면에 수직한 축에 대하여 회전이 자유롭다. 그림처럼 힘 f는 문 바깥쪽 가장자리에 작용할 때 쉽게 반시계 방향으로 회전한다. 이것은 문의 회전 효과가 상당히 크다는 것을 의미한다. 반면 동일한 힘이 경첩에 보다 가까운 점에 작용한다면 문에 대한 회전효과는 보다 작을 것이다.

 

어떤 축에 대해 물체를 회전시키는 힘의 능력은 돌림힘, τ라고 불리는 양으로 측정된다. 힘 F에 의한 돌림힘은 다음과 같은 크기를 갖는다.

 

τ = Fd

이 방정식에서, τ(그리스 문자 타우)는 돌림힘이고, 거리 d는 힘 F의 지렛대 팔(또는 모먼트 팔)이다.

지렛대 팔이란 회전축으로부터 힘의 작용선에 내린 수선의 길이를 말한다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 진자의 반경 r을 버니어 갤리퍼로 5회 측정한다.

 

2) 이동 받침대에 부착된 ㅁ 자형 판을 1.6m 만큼 올려서 고정나사로 단단히 고정시킨다.

 

3) 받침날을 고정시킨 ㅁ 자형 판위에 있는 홈 위에 얹는다.

 

4) 강체구 꼭지에서 약 1㎝ 되는 곳에 눈금자가 오도록 한다.

 

5) 받침날에 붙어 있는 강체구 지지철사 고정나사를 단단히 조인다.

 

6) 받침날의 끝으로부터 진자 바로 윗부분까지의 길이 l을 줄자로 잰다. (실험의 정확성을 기하기 위해 매 실험마다 길이 l을 5회 측정한다.)

 

7) 실험이 끝날 때까지 철사의 길이를 자르거나 늘리지 않도록 한다.

 

8) 진자 연직면과 5° 이내로 진동하도록 눈금자의 지시대로부터 진동을 시작한다.

 

9) 진동을 시작하여 매 10회마다 190회 초시계로 시간을 측정한다.

 

10) 190회 진동까지 시간을 계속 기록하여 매 100회 차 (보기 : 100회～0회, 110～10회, …, 190회～90회) 시간의 평균값으로부터 주기를 구한다.

 

11) 이상의 측정값으로부터 지구의 중력가속도 g를 구한다.

 

 

 

[일반물리학실험]강체의 단진동 레포트