일반물리학실험 | 힘의 평형과 벡터합성

 

 

 

TIP

 

 

힘 합성대를 이용하여 한 점에 작용하는 여러 힘들의 평형 조건을 알아보고 힘 벡터의 분해와 합성을 이해한다.

 

 

 

실험 배경

물체에 작용하는 외력이 합이 0이 되거나 회전력의 합이 0일 때 물체는 평형 상태에 있다고 한다. 물체의 평형을 논의할 때는 병진과 회전에 관한 평형을 동시에 고려하여야 한다. 따라서 일반적으로 물체의 평형 상태를 논의할 때는 다음과 같은 두 가지 조건을 만족하여야 한다.

1. 병진 평형은 물체에 작용하는 모든 힘의 합이 0이 되어야 한다.

 

2. 회전 평형은 임의의 점에 대한 회전력의 합이 0이 되어야 한다.

 

하지만 이 실험은 한 입자에 작용하는 세 힘의 평형을 생각하므로 병진 평형 조건만 만족하면 된다. 힘은 벡터량으로 크기와 방향을 함께 가지는 물리량이다. 따라서 힘의 평형 조건은 벡터의 분해와 합성으로 구할 수 있고, 벡터의 분해와 합성을 나타내는 방법으로는 도식법과 해석법이 있다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 도르래와 추걸이를 힘 합성대에 장치한다.

 

2) 먼저 추걸이 A, B, C에 같은 질량을 올려놓은 후 각도를 조절하여 평형 상태가 되도록 맞춘다.

 

3) 평형이 이루어졌는지를 확인하기 위해서 평형판이 합성대 원판의 중심에 있는지를 확인한다.

 

4) 평형 상태과 확인되면 각 추의 질량과 실이 위치한 각도를 읽고 힘 사이의 각도를 계산하여 기록한다.

 

5) 추의 질량을 다르게 한 후 각도를 바꾸어 가며 평형 조건을 찾는다.

 

6) 측정 결과를 도식법과 해석법으로 구한 결과와 비교한다.

 

 

 

[일반물리학실험]힘의 평형과 벡터합성 레포트