물리 토크 평형실험

Ⅰ. Introduction
물체가 역학적 평형을 유지할 때 물체가 받는 토크의 합이 0이 되어야 함을 확인하고 물체의 평형 조건을 이해한다.

Ⅱ. Theory
어떤 축이 고정된 강체에 힘을 작용하면, 물체는 그 축에 대하여 회전하려고 한다. 이와 같이 어떤 축에 대하여 물체를 회전시키고자 하는 힘의 능률을 토크(돌림힘)이라고 하며, 그 값은 벡터량이다. 단위는 N·m(뉴턴미터) 또는 kgf·m(킬로그램힘미터 또는 킬로그램중미터)를 사용한다.
일반적으로 물체 또는 물질의 상태 변화를 일으키는 원인이 있으면서 그들의 효과가 서로 상쇄되는 상태를 말한다. 원래는 천칭이나 대저울로 물체를 칭량할 때, 무게가 같아서 대가 수평으로 되는 데서 생긴 말이다. 예를 들면 물체가 힘을 받고 있을 때 물체에 작용하는 힘의 합력 및 물체의 각 점에 관한 힘의 모멘트의 합이 모두 0이면 물체의 운동 상태는 변하지 않는다. 이 경우 물체는 역학적으로 평형 상태에 있다고 한다.
회전축으로부터 d만큼 떨어진 점에 힘 F가 작용할 때 이 힘에 의한 토크는 다음과 같다.

= Fd sin (여기에서 는 F 와 d사이의 각도이다.)
토크를 받는 물체는 회전운동을 하게 되므로 역학적 평형을 이루려면 물체가 받는 모든 토크의 합은 0이 되어야 한다.

Ⅲ. Apparatus Procedure

실험 장치
평형막대, 토크휠 지시계, 각도계, 스프링저울, 토크 휠, 풀리 2개, 추걸이 3개, 추 세트, 자, 실

측정 방법
[두 토크의 평형]
1. 평형막대 평형 : 평형막대의 고리를 빼고 평형이 되도록 중심을 조절한다.
2. 스프링저울 오차보정 : 아무것도 매달지 않은 상태에서 0점조정을 한다. 200g의 추를 추걸이와 함께 달아보아 205g을 가리키는지 확인한다. (만약 다른 수치가 나오면 나중에 재는 모든 값을 이 비율로 보정해야 한다)
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