[공학]물리예비-LAT
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![[공학]물리예비-LAT-4](https://images.happyhaksul.com/thumb/406/405469-0004.gif)
분야
hwp장치, 기구
이론
실험 방법
이 실험에서는 1차원 등가속도 운동을 하는 물체의 위치 x가 시간 t에 대한 2차 함수 로 주어짐을 확인하고 t 대 x의 그래프를 이용하여 가속도 a를 구한다.
그림 1과 같이 낙하 운동을 하는 추에 연결되어 선형 공기부상궤도(에어트랙) 위를 움직이는 글라이더는 그림 3에서처럼 마찰 없는 표면 위에서 줄에 매달려 직선 운동을 하는 질량 m 의 물체와 같이 근사적으로 볼 수 있다.
공기 마찰과 도르래의 마찰을 무시할 경우, 글라이더에는 장력 T, 추에는 m g-T 만 큼의 힘(g는 중력가속도)이 작용하므로 다음과 같은 운동 방정식이 성립한다.
T = m a (5)
m g - t = m a (6)
식 (5)를 식 (6)에 대입하면 다음과 같은 식을 얻는다.
(m + m )a = m g (7)
a = (m /m + m )g (8)
m , m , g가 모두 상수이므로 a는 일정한 값을 갖는다. 즉, 글라이더는 등가속도 운 동을 한다.
글라이더의 가속도 a를 알면 식 (8)을 이용하여 중력가속도 g를 구할 수 있다.
g = (m + m /m )a (9)
실험을 통해 얻은 t 과 x의 관계를 나타낸 그래프로부터 가속도 a를 구한 다음에 식 (9)를 이용하여 중력가속도를 계산하고 실제 값과 비교해 본다(그림 4 참조).
실험 방법
1. 전자석에 발사 장치를 연결하고 발사 장치의 옆면에 부착된 전원 스위치를 켠다.
2. 포토게이트 1, 2를 켜고 인터페이스의 입력 채널 1과 2에 각각 연결한다.
3. 컴퓨터의 전원을 켜고 LabVIEW 프로그램을 연다(LabVIEW 사용법을 참조한다).
4. 송풍기를 켜고 AIR CONTROL 손잡이를 조절하여 글라이더가 에어트랙 위에서 자유롭게 움직일 수 있도록 한다. 에어트랙이 수평을 이루면 글라이더는 정지해 있거나 천천히 움 직인다. 수평이 아니라면 에어트랙 받침대에 부착된 나사를 조절하여 에어트랙의 수평에 맞춘다.
5. 무게를 측정한 글라이더에 실을 묶어 추걸이를 연결한다. 실의 길이는 글라이더의 앞부 분이 에어트랙의 110cm 위치에 도달했을 때에도 추가 바닥에 닿지 않을 정도가 되어야 한다.
6. 글라이더를 전자석에 부착시킨 다음, 질량을 측정한 추를 추걸이에 올리고 테이프로 고 정시킨다(추, 추걸이, 테이프 질량의 합으로 50g 정도를 권장한다).
7. 포토게이트 1을 글라이더의 스크린 앞부분에 가능한 한 가까이 놓는다. 이때 글라이더의 스크린이 포토게이트의 적외선 램프를 가리지 않도록 주의한다. 스크린이 포토게이트 램