보고서 설명

1. 실험제목

4-1. 비탈면에서의 가속도
4-2. 마찰계수의 측정
4-3. 비탈면 위에서 운동하는 물체의 에너지 보존

2. 실험목적

4-1. 비탈면의 기울기에 따라 비탈면 아래쪽으로의 물체의 가속도가 어떻게 변하는지 보고, 중력 가속도를 구해보자

본문일부 및 목차

(1) 경사면에서의 운동
일차원 운동의 한 중요한 형태는 경사면 위에서의 운동이다. 그림 3-19의 경사면은 평면과 θ의 각도를 이루고 있다. 경사면 위에 놓인 물체의 무게 mg는 여전히 수직아래방향을 향하고, 경사면이 물체에 가하는 수직력은 경사면에 수직이다. 운동은 경사면을 따라 일어나기 때문에 좌표축을 경사면과 평행한 x축과 직각인 y축으로 설정한다.
물체의 물체자유도의 모든 힘은 이둘 축의 성분으로 나눈다. 무게 mg는 그림과 같이 mgsinθ(-x방향)크기의 x성분과 -y방향의 mgcosθ로 분리된다. FN은 완전히 +y방향을 향한다. 마찰력이 있을 경우 그 방향은 x축 상에 있으며 물체의 운동방향과 반대(혹은 정지한 경우 움직이려는) 방향으로 설정되어야 한다.

두 축의 여러 조건들을 정리해 보자.
1. 경사면에 수직인 방향의 운동은 없기 때문에, 뉴턴의
제1법칙에 의하면 y방향의 힘의 합은 0이어야 한다.
2. 모든 운동은 x축 선상에서 이루어지며 뉴턴의 제2
법칙이 적용된다.

(2) 마찰력
뉴턴의 운동 제2법칙에 따르면 물체에 작용하는 힘이 아무리 작을지라도 그 물체는 운동을 해야 한다. 그러나 실생활에서는 최소한 어느 정도의 힘을 주어야 비로소 움직이기 시작함을 경험하게 된다. 이것은 접촉면에 운동을 방해하는 힘이 나타남을 뜻하며 이를 마찰력(frictional force)이라 한다. 마찰력이 생기는 원인은 두 물체의 접촉표면에 있는 원자 또는 분자들의 결합력에 의한 것이라 생각할 수 있다.(냉용접)
이 마찰력은 물체에 외력이 작용하지 않으면 나타나지 않는다. 외력이 작용하여도 움직이지 않는 것은 외력과 마찰력이 서로 평형을 이루고 있기 때문이다. 이와 같은 정지 마찰력에는 한계가 있으며 점점 더 큰 수평력을 주어 물체가 최초로 움직이기 시작할 때의 물체와 접촉면 사이의 마찰력을 최대정지 마찰력이라 한다. 즉, 최대정지 마찰력은 물체를 움직이게 하는 데 필요한 최소의 힘이다.

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#비탈면에서의 가속도

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