[물리학 실험] F=ma 와 마찰력

1. 실험제목 (Subject) : F=ma 와 마찰력

2. 실험목적 (Object) : 마찰이 있을 때와 없을 때의 가속도(a)의 결과를 실험을 통해 알아본다. 그래서 뉴턴(Newton)의 제 2법칙인 F=ma의 관계를 실험을 통해 알아본다.

3. 이론 (Principle)
뉴턴(Newton)의 제2법칙(가속도의 법칙)은 힘의 크기를 질량으로 나눈 값이 가속도의 크기라는 법칙이다. 이것을 식으로 나타내면 이 되며, 이 식을 변형시키면 이 된다. 여기서 는 외부에서 물체에 가해지는 힘의 합력이고, m은 물체의 질량, a는 물체의 가속도이다. 그래서 위 식을 풀어서 말한다면 가속도는 힘에 비례하고 질량에 반비례한다.

왼쪽그림을 보면 물체A와 물체B가 서로 끈으로 매달려있다. 여기서 물체A의 질량을 M, 물체B의 질량을 m이라 하고 물체A와 B는 실로 묶여 있으므로 같은 가속도a로 움직인다. 여기서 만약 마찰이 없다면 물체A가 받는 힘은 장력밖에 없으므로 라 할 수 있고, 물체B가 받는 힘은 중력 mg와 장력이므로 라 할 수 있다. 이때 , 이 두 식을 합하면 장력T는 서로 상쇄되어 라는 식이 성립된다. 결국 이 식을 통해 마찰력이 없을 때의 가속도를 라는 식으로서 계산 가능하다. 그래서 이번 실험에서 마찰이 없을 때, 가속도 이론값의 식이 되는 것이다.
....

[hwp/pdf][물리학 실험] F=ma 와 마찰력