일반물리학 실험 - 힘의 합성

일반물리학 실험 - 힘의 합성

1. 실험 목적
한 점에 작용하는 몇 개의 힘의 합성을 벡터 도형에 의하여 결정하고, 그 결과를 합성대를 이용하여 실험적으로 정확히 검토한다.

2. 실험 기구
① 힘의 합성대
② 수준기
③ 추걸이와 추
④ 각도기

3. 이론
여러 힘을 받고 있는 물체가 평형상태에 있으려면 다음과 같은 두 가지 조건을 만족해야한 다.
1) 제 1평형조건: F = 0
선형적인 평형상태, 즉 정지 또는 등속직선 운동상태를 유지하기 모든 외력의 힘이 0이어 야 한다.
2) 제 2평형조건: = 0
회전적인 평형상태, 즉 정지 또는 등속회전 운동을 유지하기 위해서는 임의의 축에 관한 모든 힘의 moment, 즉 torque의 합이 0이어야 한다. 이 실험에서는 질점의 평형상태를 다루므로 제 1조건만 만족하면 된다. 그리고, 문제를 간단하게 하기 위해서 모든 힘이 한 평면 위에서 작용하도록 하였다. 한편 벡터의 합을 구하는 방법에는 작도법과 해석법이 있다.
* 작도법에 의한 벡터의 합성

* 해석법에 의한 합성방법
[Fig. 3-2]에서 C의 크기는 간단히 벡터대수에 의해서 구할 수 있다.
C = A + B
|C|2 = C · C
= A · A + B · B + 2A · B
= |A|2 + |B|2 + 2|A||B| cos q
|C| = [|A|2 + |B|2 + 2|A||B| cos q]1/2
f = tan-1[|
....

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