중력가속도[일반 물리]

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중력가속도[일반 물리]
중 력 가 속 도

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중력 가속도

1. 실험 목적

지구 중력에 의해 낙하하는 물체에 대해 낙하거리와 시간을 측정하여 중력가속도를 구한다.

2. 실험 원리

질량이 인 물체가 지표면 근처에서 낙하할 때 물체가 받는 중력은

(12.1)

로 주어진다. 여기서 는 만유인력 상수이고, 은 지구의 질량, 은 지구와 물체사이의 거리이다. 지면으로부터 물체까지의 거리가 지구의 반지름 에 비해 매우 작은 경우 식(12.1)에 주어진 거리 로 쓸 수 있으므로 중력 는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

(12.2)

여기서 이고 중력 가속도라 부르며, 물체의 질량에 상관없는 일정한 상수이다.
지표면 근처에서 낙하하는 물체의 운동방정식은 다음과 같다.

(12.3)
이 식으로부터 시간 일 때 물체의 낙하거리는 는 다음과 같이 주어진다.

(12.4)

따라서 물체의 낙하거리 와 낙하시간 를 측정하면 중력가속도 를 결정할 수 있다.

3. 실험 기구 및 장치
중력가속도 측정 장치, 스마트타이머, 줄자, 저울

그림 12. : 중력가속도 측정 장치

4. 실험 방법

(1) 공 조임기를 연직방향으로 지지대에 고정시키고 쇠구슬이 낙하할 거리 를 정한다.
(2) 측정장치를 스마트 타이머에 연결한 후 스마트 타이머를 켜고 [Time]-[Stopwatch] 모드에 선택한다.1)1) 스마트 타이머 사용법 참고

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