일반물리학 실험 - 평형실험

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일반물리학 실험 - 평형실험
♧실험 목적
물체가 역학적 평형을 유지할 때 물체가 받는 모든 힘과 토크(torque)의 총합은 0 이 됨을 확인하고 물체의 평형조건을 이해한다.
♧실험 기기
실험용 수직판, 평형막대, 각도기판, 도르래 3개, 용수철 저울, 고리와 실, 포스링, 추걸이, 추

1. 실험 이론
♧토크의 평형
물체에 가해진 합력이 0이 아니면 물체는 가속도를 얻어 속도가 바뀐다. 이와 마찬가지로 어떤 중심축에 대해 물체에 토크가 가해지면 그 축을 중심으로 물체의 회전상태, 각운동량이 바뀐다. 비틀림 모멘트라고도 하며, 단위는 N·m(뉴턴미터) 또는 kgf·m(킬로그램힘미터 또는 킬로그램중미터)를 사용한다. 중심축이 고정되어 있고 축과 거리가 떨어진 곳에 힘이 작용할 때, 작용하는 힘이 중심축을 향하는 방향이 아니면 토크가 생긴다. [그림]에서반지름 r인 원형단면을 가지는 회전체가 축 00로 받쳐져 있는 경우, 원주의 접선방향으로 힘 F가 작용하고 있다면 회전체는 Fr의 토크를 받아 회전운동을 한다.
[출처] 토크 [torque ] | 네이버 백과사전

물체와 물체 사이의 상호작용의 형태로 자연계에는 중력, 전자기력, 약력, 강력의 4가지종류의 기본적인 힘이 존재하는 것으로 알려져 있다. 맞닿은 물체와 물체 사이에 가해지는 힘도 전자기 힘의 한 예이다. 힘은 또 물체의 운동(상태)에 변화를 일으키는 요인으로 힘이 가해지지 않은 물체는 운동 상태에 변화가 일어나지 않고, 정지된 물체에 가해진 총 힘은 0 이다. 여러 힘이 한 곳(또는 물체)에 작용할 때, 그 질점 또는 물체의 각 부분이 나란한(병진) 운동과 회전 운동의 상태가 변화하지 않는 경우, 이 여러 힘은 평형을 이루고 있다고 말한다.
(토크의 작용 그림)

위 그림과 같이 회전축으로부터 d 만큼 떨어진 점에 힘 F가 작용할 때 이 힘에 의한 토크는 다음과 같다.
= Fd sin
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