이 실험 소개
뉴턴의 제2법칙은 원인인 알짜힘과 그에 따른 결과인 가속도를 연결합니다. 카트에 부호가 있는 수평 힘을 가하고 질량에 따른 힘-가속도 직선을 비교해 보세요. 화살표는 알짜힘의 방향을 나타내며, 표시값은 선택한 시간이 지난 후의 운동을 예측합니다.
학습 목표
- 다른 변수를 일정하게 유지하면서 알짜힘이 가속도에 미치는 영향을 알아봅니다.
- 그래프와 수치 판독값을 사용해 예측을 검증하세요.
- 물리적 가정과 이 모델이 더 이상 적용되지 않는 조건을 설명하세요.
사용 방법
- 1질량을 3 kg으로 유지합니다. 힘을 6 N에서 12 N으로 두 배로 늘리고 가속도를 비교합니다.
- 2가속도를 선택하고 그래프를 저장한 다음, 질량을 2배인 6 kg으로 늘리세요. 같은 힘에서 기울기를 비교하세요.
- 3음의 힘을 가합니다. 속도와 변위의 부호를 설명합니다.
- 4알짜힘을 0으로 설정합니다. 처음에 정지해 있는 이 수레에 대해 모델은 무엇을 예측하나요?
모델
가정
- 질량은 일정하고, 카트는 정지 상태에서 출발하며, 입력된 힘은 수평 방향의 알짜힘입니다.
- 중력과 수직항력은 수직 방향에서 서로 상쇄됩니다. 마찰과 공기 저항은 없습니다.
수업에서 해 보기
- Q1질량이 4 kg인 카트를 2.5 m/s²로 가속하려면 알짜힘은 얼마인가요?
- Q2힘이 일정할 때 질량이 두 배가 되면 가속도가 절반이 되는 이유는 무엇인가요?
자주 묻는 질문
이 힘은 가해진 힘인가요, 아니면 알짜힘인가요?
수평 방향으로 작용하는 모든 힘을 더한 뒤의 알짜힘입니다. 이 모델에는 저항이 없습니다.
힘이 0이면 항상 속도도 0인가요?
아니요. 알짜힘이 0이면 속도는 일정합니다. 이 모델은 정지 상태에서 시작하므로 힘이 0일 때 속도도 0입니다.