2. 경사면 운동[무선] (K1.2.30-G) 

 

           1. 경사면 운동

 마찰이 없는 경사면 위에 놓인 물체는 중력에 의해 경사면 아래 방향으로 일정한 힘을 받는다. 경사면 위에 있는 물체가 받는 중력의 성분을 나눠보면 아래와 같다.

 이때 경사면에 수직으로 작용하는 중력의 성분은 경사면이 물체를 떠받치는 힘(수직항력)과 크기가 같고 방향이 반대이므로 상쇄된다. 즉, 경사면에서 물체가 받는 중력 아래 수식과 같다.

위 식을 통해 알 수 있듯 질량이 동일한 물체를 경사각이 다른 경사면에 놓았을 때 경사각에 따라 물체가 받은 중력의 크기와 경사면을 내려오는 가속도의 크기는 다르게 나타날 것이다.

2. 마찰력

  마찰력은 두 물체의 접촉면 사이에서 물체의 운동을 방해하는 힘이다. 즉, 마찰력은 물체의 운동을 방해하는 방향으로 작용한다.

  선운동계에서의 마찰력은 3가지가 있다.

1. 정지 마찰력: 물체가 움직이지 않는 동안 받는 마찰력
2. 운동 마찰력: 접촉한 두 물체가 서로 문질러질 때 발생하는 마찰력
3. 미끄럼 운동 마찰력: 물체가 접촉면에 대해 미끄러질 때 받는 마찰력

 정지한 물체가 외부의 힘(외력)을 받아 운동을 시작하기 전에 받는 마찰력이 정지 마찰력이다. 정지 마찰력 보다 큰 외력이 발생했을 때 물체는 운동을 시작하며, 이때부터 받는 마찰력을 미끄럼 운동 마찰력이라고 한다.

 Vernier MBL센서를 이용한 경사면 실험에서는 경사면의 경사각에 따른 중력가속도를 측정하고 마찰력울 확인할 수 있다.

실험 그래프