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힘과 토크 일반물리 실험 보고서

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작성일18-03-14 14:31

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비틀림모멘트라고도 하며, 단위는 Nm(뉴턴미터) 또는 kgfm(킬로그램힘미터 또는 킬로그램중미터)를 사용한다. 벡터(량)을 스칼라(량)과 구별하는 데는 일반적으로 그 양(量)을 표시하는 기호 a에 화살표를 붙인a→ 또는 로 표시하고 크기 방향을 그 크기에 비례하는 선분에 화살표를 붙여 나타낸다. 속도, 가속도, 힘, 전기장, 자기장 등 대부분의 중요한 물리량들이 그러한 예이다. 중심축이 고정되어 있고 축과 거리가 떨어진 곳에 힘이 작용할 때, 작용하는 힘이 중심축을 향하는 방향이 아니면 토크가 생긴다. 벡터 내적은 에너지에 관한 단원에서 힘이 한 일을 계산하기 위해, 벡터 외적은 자기장 속을 움직이는 전하가 받는 힘의 방향과 크기를 구할 때 각각 필요하다.
4. 실험 방법
1. 용수철 상수 k의 측정(measurement)
①. 용수철 저울에 추걸이를 걸고 맨 윗부분의 나사를 돌려 영점을 맞춘다. 두 힘의 크기는 같고 방향이 반대이다.
③. F〓mg〓kx 를 이용하여 k의 값을 구한다.
②. 추걸이에 추의 질량을 증가시키며 저울에 가한 힘에 대한 용수철의 길이 변화를 기록한다.
물체에 작용하는 여러 가지 힘이 평형을 이루고 있는 경우에 각 힘들의 합력은 0이다. 지하철이 달리고 있는 중에는 운동 방향의 반대로 저항력과 마찰력을 받는다. 이와 마찬가지로 어떤 중심축에 대해 물체에 토크가 가해지면 그 축을 중심으로 물체의 회전상태, 각운동량이 바뀐다.
물체에 가해진 합력이 0이 아니면 물체는 가속도를 얻어 속도가 바뀐다.

2. 힘의 평형(힘의 합성)


순서

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다.


3)벡터
크기와 방향을 가지고 있는 양으로써 두 가지 정보를 모두 표현할 수 있는 화살표로 나타낸다. 단위는 Nm 또는 kgfm를 사용한다.레포트/공학기술




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설명

힘과 토크 일반물리 실험 보고서




1.실험 理論

1) 목적
힘의 벡터 합성과 분해 그리고 물체가 역학적 평형을 유지할 때 물체가 받는 토크에 대해
알아본다.

[ 그림 ]
2)힘의 평형
물체에 여러 가지 힘이 작용하고 있을 때, 합력(合力: Net force)이 0인 경우 힘이 평형을 이루고 있다고 말한다.
스칼라가 크기만을 가지고 있는 양임에 비해 벡터는 크기와 방향을 가지고 있으므로 두 가지 정보 모두를 나타내야 하는 양을 표현하기 위해서 쓰인다. 예를 들어 두 벡터의 외적은 각각을 두 변으로 가지는 평행사변형의 넓이를 구해서 두 벡터와 동시에 수직인 단위 벡터에 그 값을 곱해서 얻는 것과 같은 결과를 낳는다. 작용하는 힘들이 평형을 이루고 있는 예로 식탁 위에 놓인 움직이지 않는 사과, 등속직선운동하는 지하철 등이 있다아

식탁 위에 올려져 있는 사과는 지구에 의한 중력과 식탁에 의한 수직항력을 받는다. 벡터는 물리학 전 범위에서 빠짐없이 사용되므로 네 가지 연산을 실제로는 어떻게 계산하는지 그리고 그 연산의 결과가 기하학적으로는 어떤 의미를 가지는지 이해하는 것이 좋다.

벡터의 연산
숫자에 사칙연산이 적용되듯 벡터에도 더하기, 빼기, 외적, 내적과 같은 몇 가지 연산이 定義(정이)되어 있다아 벡터 덧셈은 힘의 합 등을 구할 때 쓰이며 벡터의 뺄셈은 변위를 구해서 속도, 혹은 가속도 벡터를 얻기 위해 주로 사용한다. 직선 선로에서 일정한 속도로 운행하는 경우는 이러한 저항력, 마찰력이 달리…(skip) 는 방향으로 작용하는 추진력과 힘의 평형을 이루고 있다아

위의 예에서 알 수 있듯이 힘의 평형을 이루고 있는 경우에 물체에는 힘이 작용하지 않는 것과 같다. 두 힘의 합력은 0으로 힘의 평형을 이루어 사과는 정지해 있는다. 즉, 운동상태가 변하지 않는다.
2) 실험 기기

실험용 수직판, 평형막대, 각도기판, 도르래 3개, 용수철 저울, 고리와 실, 포스링,
추걸이, 추

평형 막대

실험장치

용수철 저울

3. 실험 理論
1)토크 : 물체에 작용하여 물체를 회전시키는 요인이 되는 물리량으로서 비틀림모멘트라고도 한다. [그림]에서 반지름 r인 원형단면을 가지는 회전체가 축 OO로 받쳐져 있는 경우, 원주의 접선방향으로 힘 F가 작용하고 있다면 회전체는 Fr의 토크를 받아 회전운동을 한다.

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