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[일반물리 A+자료] 마찰계수 측정 예비와 결과

등록일 : 2012-04-12
갱신일 : 2012-04-12


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[일반물리 A+자료] 마찰계수 측정 예비와 결과


마찰계수 측정

1. 목적

수평 접촉면 상에서 물체가 운동을 시작할 때, 또는 운동하고 있을 때의 힘을 측정하여 물체와 접촉면 사이의 정지마찰계수와 운동마찰계수를 측정한다.

2. 기구

사면대, 나무토막, 실, 추, 추걸이, 수평면, 도르래

3. 원리 및 이론

물체가 다른 물체와 접촉하여 정지하고 있을 때나 일정한 속력으로 운동할 때 그 접촉면의 접선방향으로 작용하여 물체의 운동을 방해하려는 힘을 마찰력이라 한다. 마찰력의 크기는 접촉면의 상태에 따라 달라지며, 접촉면에 직교하는 법선력 에 비례한다. 즉 그림 1과 같이 물체 A에 힘 F를 작용시켜 물체 A가 겨우 움직이게 될 때의 마찰력을 정지마찰력이라 하며, 그 값은 법선력 에 비례하고, 이때 비례상수 를 정지마찰계수라 한다. 즉

(1)

또한 물체 A에 힘 F를 작용시켜 이 물체가 일정한 속력으로 등속운동하게 하였다면 이 등속운동중의 마찰력을 운동마찰력이라 하며, 그 값은 법선력 에 비례하고, 이때의 비례상수 를 운동마찰계수라 한다. 즉

(2)







이 물체를 그림 2과 같이 수평면과 어떤 각 θ를 이루는 경사면 위에서 힘 F로 끌어올린다면 마찰력보다도 더 큰 힘이 필요하게 되며, 물체 무게의 경사면 방향의 분력 만큼 더 필요하게 된다. 즉 마찰력을 라 하면 끌어올리는 데 필요한 힘 F는

(3)

이다. 또는 이고, 이므로

(4)

이다. 이 식은 마찰력의 일반적인 식으로 물체가 겨우 움직일 수 있게 힘 F를 작용시켰다면

(5)

이고, 물체가 일정한 속력으로 운동하도록 힘 F를 작용시켰다면 다음과 같다.

(6)
…(생략)
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