일반물리학실험 - 중력 가속도

목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험 기구 및 재료
4. 실험 방법
5. 측정값
6. 실험결과
7. 결과에 대한 논의
8. 결론

본문내용

1. 실험 목적
지구 중력에 의해 낙하는 물체에 대해 낙하거리와 시간을 측정하여 중력가속도를 구한다.

2. 실험 원리
질량이 인 물체가 지표면 근처에서 낙하할 때 물체가 받는 중력은로 주어진다. 여기서 는 만유인력 상수이고, 은 지구의 질량, 은 지구와 물체 사이의 거리이다. 지면으로부터 물체까지의 거리가 지구의 반지름 에 비해 매우 작은 경우 위의 식에 주어진 거리는 로 쓸 수 있으므로 중력 는 다음과 같이 나타낼 수 있다. 여기서 이고 중력 가속도라 부르며, 물체의 질량에 상관없는 일정한 상수이다. 지표면 근처에서 낙하하는 물체의 운동방정식은 다음과 같다. 이 식으로부터 시간 일 때 물체의 낙하거리 는 다음과 같이 주어진다. 따라서 물체의 낙하거리 와 낙하시간 를 측정하면 중력 가속도 를 결정할 수 있다.

*중력가속도 : 중력에 의해 야기되는 단위 시간당 물체의 속도 변화량.
뉴턴의 제2법칙에 따르면 물체의 단위 시간당 속도 변화량, 즉 가속도는 힘에 비례하는 값을 가지게 된다. 우주에는 핵력, 전자기력, 약력, 중력의 4가지 기본 힘이 존재하며 하나의물체에 단 한 가지 종류의 힘만 작용하거나 혹은 복합적으로 상호 작용하여 물체에 힘을 작용하여 속도 변화를 일으키게 된다. 이때 지표면에서 낙하하는 물체의 경우와 같이 중력의 영향 아래에서 생성되는 운동 가속도를 특별히 중력 가속도라 지칭하며, 질량이 m인 물체에 대해 질량 M의 행성이 가하는 중력이 이므로 를 적용하여 이 경우 물체의 중력 가속도는이 됨을 알 수 있게 된다. (단 은 물체 중심과 행성 간 중심을 연결한 크기 1의 단위 벡터이며 방향은 지구 중심을 향한다.)

참고 자료

일반물리학실험(청문각)