[정보통신, 대학물리학] 힘의 평형과 합성 보고서
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- 2009.03.15 / 2019.12.24
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- 하고 싶은 말
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대학물리학 1학년때 배우는 내용의 보고서 입니다.
그림도 있고 하니 도움이 되시리라 믿습니다.
- 목차
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실험 소개
실험 목적
기본원리
실험기구
실험방법
실험결과
- 본문내용
-
실험제목 : 힘의 평형장치(Force Table)
1. 실험목적
- 힘의 합성 대를 이용하여 몇 개의 힘이 평형이 되는 조건을 연구하고, 이를 도식법과 해석법으로 비교 분석한다.
2. 실험원리
- 물체의 평형상태라 함은 물체가 원래의 상태를 변함없이 계속 유지하고 있는 것을 의미하며, 정지 상태, 등속직선 운동 상태, 등속회전 운동 상태 등의 모든 경우를 뜻한다.
따라서, 여러 힘을 받고 있는 물체가 평형상태에 있으려면 다음과 같은 두 가지 조건이 필요하다.
(1) 제 1 평형조건 : 선형적인 평형상태, 즉 정지 또는 등속직선 운동 상태를 유지하기 위해서는 모든 외력의 합이 0이 되어야 한다. 이를 수식으로 나타내면,
⅀F = 0 (1)
이 된다.
(2) 제 2 평형조건 : 회전적인 평형상태, 즉 정지 또는 등속회전 운동 상태를 유지하기 위해서는 임의의 축에 관한 모든 힘의 모멘트, 즉 토오크의 합이 0이 되어야 한다. 이를 수식으로 나타내면,
⅀r = 0 (2)
이 된다.
- 이 실험에서는 질점의 평형상태를 다루므로, 제 1평형조건만 만족하면 된다. 그리고 문제를 간단히 하기 위해서 모든 힘이 한 평면상에서 작용하도록 하였다. 한편, 벡터 합을 구하는 데는 도식 법(또는 작도법)과 해석법이 있다.
그림 1 벡터 합
(1) 도식 법에 의한 벡터 합성
그림 1-a와 같은 OA-> 와 OB->의 합을 구해보자. 이들의 벡터 합 또는 합력 R->은 b와 같이 두 벡터를 한 쌍의 변으로 하는 평행 사변형을 그려서 두 벡터가 만나는 점으로부터 평행 사변형의 대각선을 그림으로써 구한다. 이 대각선 벡터 R->은 두 벡터의 합으로서 합력의 크기와 방향을 나타낸다.
두 개 이상의 벡터들의 합력을 구할 때는 다각형 법을 이용하는데, 이것을 그림 1-c에서 보여주고 있다. 처음에 벡터 C->를 그렸을 때 벡터 A->의 시작점으로부터 벡터 C->의 끝을 연결한 벡터 R->는 벡터 A->B->C->의 합이 된다. 같은 방법으로 여러 개의 합을 구할 수 있다.
(2) 해석 법에 의한 벡터 합성
두 벡터의 합은 sine과 cosine의 삼각법칙을 이용하여 해석적으로 구할 수 있다. 그림 2와 같은 두 벡터 A->B->를 생각하자. 이 그림에서 합력 R->의 크기는 다음과 같은 식으로 구해진다.
절대값 R = √ 절대값 A제곱 + 절대값 B제곱 + 2 * 절대값 (A*B) * cos θ
이때 각 ⍦
tan ⍦ = 절대값 B * sin θ / 절대값 A +절대값 B * cos θ
가 된다.
힘 A->B->와 또 하나의 힘 C->가 평형을 이루기 위해서는 힘 A->B->의 합력 R->과 크기가 같고 방향이 반대인 힘 C->를 작용시키면 된다.
그림 2
- 참고문헌
- 물리학의 기초책
자료평가
- ㅗㅗㅗㅗㅗㅗㅗㅗㅗㅗㅗㅗㅗㅗㅗㅗㅗㅗㅗㅗㅗㅗㅗㅗㅗㅗㅗ
- dddu***
(2014.03.30 21:39:02)
- 정말좋아요ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
- aszxa***
(2014.03.30 15:14:01)
