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[자연과학]물리학 및 실험 - 마찰계수 측정 결과

등록일 : 2013-04-24
갱신일 : 2013-04-24


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[자연과학]물리학 및 실험 - 마찰계수 측정 결과
1. 실험 목적
마찰력의 종류를 알고 마찰력의 크기를 다르게 하는 원인을 분석하고, 마찰계수를 구할 수 있다.

2. 원리 및 방법
1)마찰력이란
물체가 다른 물체의 표면에 접하여 움직이려고 할 때 또는 움직이고 있을 때 그 운동을 저지하려는 힘이 접촉면을 따라 작용한다. 이 저항력을 마찰력이라고 한다. 마찰력이 생기는 원인은 요철설과 응착설로 설명된다. 이 두 가지 설은 상호 보완적인 것으로 환경과 조건에 따라 타당성이 있는 것을 선택하여 설명하게 된다.
요철설은 서로 접촉하고 있는 두 면을 확대시켜보면 울퉁불퉁한 요철 모양을 이루게 된다. 이 상태에서 물체가 옆으로 움직이려면 요철 모양을 파괴시키는 힘이나 빗면을 따라 약간 올라가거나 내려오는 힘이 필요하게 된다.
응착설은 두 물체의 접촉면을 확대시켜 보면 실제 접촉되어 있는 부분은 전체 면적에 비해 아주 작은 면적만 접촉되어 있다.
따라서 이 접촉되어 있는 작은 면적에 물체의 중력이나 수직항력이 집중되어 압력이 무척 커지게 된다. 접촉되어 있는 이 부분에서 서로 다른 두 물체의 분자들이 큰 압력에 의해 전기적으로 결합된다. 물체를 옆으로 움직이려면 이 결합을 파괴시키는 힘이 필요하다. 이 힘이 곧 마찰력이다.
마찰력의 크기는 접촉면에 상태에 따라 달라지며, 또한 접촉면에 수직한 법선력 N에 비례한다

2)마찰계수란
마찰력의 크기는 수직항력에 비례하는데 이때의 비례상수가 마찰계수이다. 즉 같은 수직항력이 작용 시 마찰계수가 클수록 마찰력의 크기도 커진다. 마찰력의 크기를 f, 수직항력을 N, 마찰계수를 μ(mu; 뮤)라고 할 때, f = μN의 관계가 성립한다. 마찰의 정도를 나타내는 마찰계수는 물체의 재질, 표면의 매끄러운 정도 등에 따라 달라진다.

3)마찰계수의 종류
최대정지마찰력과 수직항력의 관계를 주는 정지마찰계수와 운동마찰력과 수직항력의 관계를 주는 운동마찰계수가 있다. 이때 운동마찰계수는 항상 정지마찰계수보다 작다. 그러므로 최대정지마찰력은 운…(생략)

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