훅의 법칙 실험 지침
실험의 목표:
– 용수철에 작용하는 힘과 용수철 길이 증가량 사이의 관계 조사
– 용수철 상수를 구하세요
도구 및 재료: 스프링, 50g 추(4개), 삼각대, 자
기본 이론:
훅의 법칙 은 용수철에 작용하는 힘의 크기가 용수철 길이 증가량에 비례한다는 것입니다. 용수철에 작용하는 힘이 클수록 용수철의 길이는 더 많이 늘어납니다. 힘의 크기와 용수철 길이 증가량의 비율은 일정합니다. 훅의 법칙은 작용하는 힘이 용수철의 탄성 한계를 넘지 않을 때 성립합니다. 훅의 법칙은 로버트 훅(1635-1703)이 제안했습니다.
수학적으로 훅의 법칙은 k = F / Δl이라는 식으로 표현됩니다. 여기서 k는 용수철 상수, F는 힘, Δl은 용수철 길이의 증가량입니다.
힘의 국제 단위는 뉴턴이고, 길이의 국제 단위는 미터이므로, 용수철 상수의 국제 단위는 뉴턴/미터(N/m)입니다.
실험 단계:
1. 그림과 같이 삼각대를 조립하십시오.
2. 스프링을 스탠드에 걸고 스프링의 아래쪽 끝에 50g의 추를 부착합니다. 스프링의 길이를 측정하여 스프링 길이 1(l o )로 나타냅니다.
l 1 = ……… 센티미터.
3. 50그램의 하중을 다시 매달고 스프링의 길이를 스프링 길이 2(l2)로 측정 합니다.
w = 0,5 뉴턴
Δl = l 2 – l 1 =………… 센티미터
k = w / Δl =………… N/cm
3. 50그램의 하중을 다시 매달고 스프링의 길이를 스프링 길이 3(l3)로 측정 합니다.
w = 0,5 + 0,5 = 1 뉴턴
Δl = l 3 – l 1 = ………… 센티미터
k = w / Δl =………… N/cm
4. 50그램의 하중을 다시 매달고 스프링의 길이를 스프링 길이 4(l4)로 측정 합니다.
w = 0,5 + 0,5 + 0,5 = 1,5 뉴턴
Δl = l 4 – l 1 = ………… 센티미터
k = w / Δl =………… N/cm
데이터 및 데이터 분석:
이전 실험 결과에 따르면 용수철 상수는 세 가지입니다. 용수철 상수의 평균값을 계산하세요.
k = (k + k + k) : 3 = …………… N/cm
중력(w)과 용수철 길이 증가량(Δl) 사이의 관계를 그래프로 그리시오.
논의 :
힘과 용수철 길이 증가량 사이의 관계는 무엇일까요? 힘이 클수록 용수철 길이 증가량은 더 커질까요, 일정할까요, 아니면 더 작아질까요?
– 용수철 상수(탄성 상수)는 동일한가요? 만약 그렇지 않다면, 이유는 무엇인가요?
– 실험을 통해 얻은 평균 용수철 상수 값은 얼마입니까?
결론 :
결론을 제시하십시오.
