일반물리실험보고서 - 자유낙하 실험

1. 실험제목: 자유낙하 실험

2. 실험 목적: 포토게이트를 통하여 떨어지는 피켓펜스의 낙하시간을 측정함으로써 중력가
속도를 측정한다.

3. 이론 및 원리

자신 이외의 다른 아무것에도 영향을 받지 않는 물체는 운동 상태를 보존한다. 즉, 정지
해 있던 물체는 계속 정지해 있고, 운동하던 물체는 등속도로 운동을 계속한다. 자연의
이러한 특성을 관성의 법칙이라고 하며, 이러한 물체의 성질을 관성이라고 부른다. 물체
마다 관성의 정도가 다른데 그 정도를 정량적으로 나타낸 것이 질량, 더 정확하게는 관성
질량이다. 물체의 운동 상태를 변화시킬 수도 있는데 그 요인을 힘이라고 하며 운동 상태
의 변화는 가속도로 나타낸다. 이 힘과 가속도사이의 관계를 뉴턴의 제 2 법칙이라고 부
른다. 물체의 운동 상태를 기술하는 기본적인 물리량은 속도 v이다. 물체의 운동 상태의
변화는 시간당 속도의 변화량 즉, 가속도 a로 나타낸다. 물체에 힘이 작용하면 얼마만한
가속도가 생길까 이 질문은 물체의 운동에 관한 자연의 성질을 묻는 것이기도 하지만 또
다른 한편으로는 자연의 성질을 이용하여 우리가 사용할 힘을 정하는 힘의 정의식이기도
하다. 뉴턴이 발견한 운동법칙은 물체에 가해진 힘 F와 힘에 의한 물체의 가속도 a사이에
비례관계

를 갖는 힘을 정의하며 이 때 비례상수 m이 물체의 질량이다.
특별히 힘 F가 일정한 경우에는 위 식에 따라서 물체의 가속도도 일정하고 따라서 시간 t
에서의 물체의 속도 v는

이다. 여기서는 시간에서의 물체의 속도를 가리킨다.
속도와 가속도가 서로 같은 방향인 경우 물체는 1차원운동을 한다고 말한다. 1차원운동을
하는 물체가 시간 t동안에 움직인 거리 h는 위식의 적분으로부터

가 된다.
이제 중력가속도가 일정한 이유에 대해서 생각해 보기로 한다. 지면 위에서 낙하하는 물
....

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