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[자연과학] 일반물리학 실험 - 마찰계수 측정(measurement)

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작성일18-05-17 06:53

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b) 추걸이에 나무토막이 움직이지 않을 정도로 적당한 추를 올려놓은 후 토막을 살짝 밀어보아 가속 혹은 감속되는 지를 살핀다.
c) 표면의 거칠기가 다른 나무토막으로 바꾸어 위의 실험을 반복한다.
d) 위 실험결과를 평균(average)하여 얻은 각각의 추걸이 쪽의 무게 와 법선력 으로부터 그래프를 그리고 이로부터 운동마찰계수 와 나무토막의 무게를 구한다.
순서


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[자연과학] 일반물리학 실험 - 마찰계수 측정(measurement)
설명
마찰계수 측정(測定)

1. 목적
두 물체의 표면 사이에 작용하는 운동마찰계수와 정지마찰계수를 측정(測定) 한다. 이 때 를 최대정지마찰력이라고 하며 그 크기는 법선력 에 비례한다. 표면 거칠기가 다른 나무토막으로 바꾸어 위의 실험을 반복한다.

(5)

여기서 를 정지마찰계수라고 부른다.

2. 기구
경사면 장치, 나무토막(4종), 질량추

3. 理論
두 물체가 접촉한 상태로 상대운동을 하면 그 운동을 방해하려는 마찰력이 작용하는데 마찰력 의 방향은 운동방향의 반대이고, 그 크기는 접촉표면에 작용하는 법선력 에 비례한다. 이 과정을 여러 번 반복한다.
e) 나무토막을 경사면에 올려놓고 경사각 를 change(변화)시켜 가면서 토막을 밀어보가 가속 혹은 감속되는지를 살핀다. 토막이 등속운동을 할 때 경사각 를 측정(測定) 한다.
따라서, (나무토막의 무게) = (추걸이 쪽의 무게) 이므로 이다. 이 때 법선력은 이고, 수평력은 이므로

(6)

에서

(7)

로 의 측정(測定) 치로부터 정지마찰계수를 얻을 수 있다아

4. 방법
a) 경사면을 수평으로 하여 테이블 …(省略) 가장자리에 설치하고 나무토막을 경사면 위에 놓은 후 줄로 도르래를 거쳐 추걸이와 연결한다.

최대정지마찰력을 측정(測定) 하기 위하여 비탈면을 사용하는데, 를 증가시켜 물체가 움직이기 처음 할 때가 바로 중력에 의한 수평력 가 최대정지마찰력 와 같은 때이다. 즉 가속되지 않게 미끄러지는 경사각 를 측정(測定) 하면 를 구할 수 있다아
정지해 있는 물체를 움직이려면 일정한 힘 이상을 가해야만 가능하다. 이 실험을 여러 번 반복한다. 수평력 를 가하여 물체를 움직이게 할 때 물체가 등속운동을 하게 되면,

(2)

로 두 힘이 평형상태를 이룬 경우이므로

(3)

이다.
A의
B의
C의

② 비탈면에서의 운동마찰계수 측정(測定)

나무토막의 종류
측정(測定) 회수
(평균(average)값)
A
1
20.5°
0.3739
0.3673
2
20°
0.3640
3
20°
0.3640
B
1
27°
0.5095
0.5206
2
28°
0.5317
3
27.5°
0.5206
C
1
22°





실험결과/물리
[자연과학] 일반물리학 실험 - 마찰계수 측정(measurement)
다. 등속운동이 되도록 추의 무게를 change(변화)시킨다.

5. 계산과정
`측정(測定) 값`
① 수평면에서의 운동마찰계수 측정(測定)

마찰력
나무토막의 종류
A
B
C
추걸이 쪽의 무게
1
30
200
150
2
30
190
150
3
30
190
150
평균(average)
30
193.3333
150
나무토막의 무게
92.3
363.9
354.6
운동마찰계수
0.3250
0.5313
0.4230
수평면에서 등속운동을 하기 때문에 운동마찰력이 작용한다.

(1)

으로 표현되고 이 때 를 운동마찰계수라고 한다.
f) 추걸이를 달지 않은 나무토막을 경사면에 올려놓고 경사각 를 조금씩 증가시켜 가면서 미끄러져 내리기 처음 하는 각을 측정(測定) 하여 정지마찰계수를 구한다. 또는 이 실험의 경우 은 물체의 무게 와 같으므로

(4)

로 구할 수 있다아

비탈면을 사용하는 경우, 이고, 이므로 식(1)과 식(2)로부터 를 얻는다.

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