작성자 유준혁 작성년월일 2013. 09. 04

각 표면의 재질에 따른 빗면과 평면에서의 최대정지마찰계수 구하기 작성자유준혁 작성년월일2013. 09. 04

목차 1. 탐구 동기 4. 탐구 설계 8.보완할 점 2. 이론적 배경 9.참고자료및 출처 5. 탐구 수행 및 자료 해석 3.가설 설정 6. 결론 7. 알게된 점 • 실험 1의 과정 • 실험 2의 과정 • 마찰계수 • 마찰력 • 수직 항력 • 최대정지마찰력 • 삼각비 • 빗면에서의 최대정지마찰계수 • 실험 1의 그래프 • 실험 2의 그래프 2/25

1. 탐구동기 • 탐구동기 어느 날, 고무로 된 에스컬레이터 손잡이에 실수로 연필과 지우개를 두었다가, 연필이 굴러 떨어진 적이 있었다. 하지만 지우개는 그대로 있었습니다. 그 다음 날, 우연히 과학책을 보다가 마찰력에 관한 식이 나오고, 그 식에는 마찰계수 μ라는 문자와 그 설명이 있었습니다. 그래서 ‘ 마찰계수는 물체에 따라 정해져 있으니,연필이 떨어지고 지우개는 떨어지지 않은 이유가 마찰계수 때문이구나.”라는 생각이 난 동시에, 각 재질에 따른 마찰계수를 알고 싶었지만, 잘 알 수 없었습니다. 따라서 저는 각 재질마다의 평면에서의 마찰계수와 동시에, 빗면에서의 마찰계수를 구하고 싶어서, 이와 같은 실험 계획을 세웠습니다. 3/25

2.이론적 배경 • 마찰계수 [ coefficient of friction , 摩擦係數 ] 수직항력과 마찰력의 비례관계를 주는 수치이며, 접촉한 두 표면 사이의 마찰 정도를 뜻합니다. 4/25

2.이론적 배경 • 마찰력 [ frictional force , 摩擦力 ] 물체가 다른 물체에 접촉하면서 운동을 시작하려고 할 때, 혹은 운동하고 있을 때, 접촉면에 생기는 운동을 방해하는 힘. 5/25

2.이론적 배경 • 수직 항력 [ 垂直抗力 , normal force ] 물체가 접촉하고 있는 면이 물체에 대해 수직 방향으로 떠받치는 힘. 여기서 평면에서의 수직 항력은 =무게=질량 *중력가속도 이며, 빗면에서의 수직 항력은 =질량 *중력가속도* COSθ 입니다. 6/25

2.이론적 배경 • 최대정지마찰력 최대정지마찰력 [ maximum of static friction force , 最大靜止摩擦力 ] 정지해 있던 물체가 막 움직이기 시작하는 순간의 마찰력을 최대정지마찰력이라고 한다. F 최대정지마찰력 =정지한 물체가 움직이기 위해 필요한 최소의 힘 7/25

2.이론적 배경 • 삼각비 [ trigonometric ratio , 三角比 ] ∠C=90°인 직각삼각형 ACB에서 ∠A, ∠B, ∠C의 대변을 각각 a, b, c라 하면 (1) ∠A의 사인 : (2) ∠A의 코사인 : (3) ∠A의 탄젠트 : 이때, sinA, cosA, tanA를 ∠A의 삼각비라 한다. 8/25

2.이론적 배경 • 빗면에서의 최대정지마찰계수 중력=mg 빗변 θ 밑변 수직항력=N . 9/25

2.이론적 배경 • 빗면에서의 최대정지마찰계수 mgsinθ=umgcosθ이므로, u=(mgsinθ/mgcosθ)=tanθ가 되어, 정지마찰계수는 tanθ값이 된다. 10/25

3.가설 설정 • 가설 설정 1.사포>고무>벨벳>나무>우드락> 순서대로 최대정지마찰계수가 클 것이다. 11/25

4.탐구 설계 • 실험 1의 과정 1.사포, 고무, 벨벳, 우드락, 나무를 준비한다. 12/25

4.탐구 설계 • 실험 1의 과정 2.상자를 1개 준비한 후, 100N 추 6개를 넣은 후, mbl을 마찰 센서와 연결한다 13/25

4.탐구 설계 • 실험 1의 과정 3.마찰 센서를 나무 도막에 연결한 후, 나무도막이 움직이기 전 최대값의 마찰력(최대정지마찰력)을 구한다.(3번 실험한다) 14/25

4.탐구 설계 • 실험 1의 과정 4.실험에서 나온 마찰력을 수직항력으로 나눈다. 15/25

4.탐구 설계 • 실험 2의 과정 1.사포, 고무, 벨벳, 우드락, 나무와 빗면실험장치 등을 준비한다. 16/25

4.탐구 설계 • 실험 2의 과정 2.각도기가 달린 경사면을 수평이 되게 한후, 빗면에 사포, 고무, 벨벳, 우드락, 나무를 올려놓고, 나무도막을 올려놓는다. 17/25

4.탐구 설계 • 실험 2의 과정 3. 경사각을 점점 크게 하여, 나무가 미끄러져 내릴 때의 θ각을 기록한다.(3번 실험한다) 18/25

4.탐구 설계 • 실험 2의 과정 4. θ각을 tanθ값에 대입하여, 최대정지마찰계수를 구한다. 19/25

5. 탐구 수행 및 자료 해석 • 실험 1의 그래프 20/25

5. 탐구 수행 및 자료 해석 • 실험 2의 그래프 21/25

6.결론 • 결론 저의 가설은 ‘사포>고무>우드락>나무>벨벳 순서대로 최대정지마찰계수가 클 것이다.’이었습니다. 평면에서는 ‘고무>사포>우드락>나무>벨벳’, 빗면에서는 ‘벨벳>사포>고무>우드락>나무’순서대로 최대정미찰계수가컷습니다. 22/25

7.알게된 점 • 알게된 점 중학교 1학년 1학기 과학 ‘3-1 여러 가지 힘’ 단원에서 배운 마찰력 소단원의 내용처럼, 베어링과 윤활유 등을 이용하여 우리는 실생활에서 편리하게 살고 있습니다. 그런데 마찰력은 우리가 생각했던 것과 다르게 각 재질마다의 마찰력 차이가 컷으며, 각 재질에 따른 빗면과 평면의 마찰력의 차이가 많이 났습니다. 23/25

8.보완할 점 • 보완할 점 나무를 비롯한 벨벳의 종류 등이 너무 다양하며, 등속 운동을 하지 못하였으며, 실험할 때 그곳이 정확히수평이었는지는 확실하지 않았습니다. 그래서 이런 점을 보완해야 할 것 같습니다. 24/25

9.참고자료 및 출처 • 참고자료 및 출처 [네이버 지식백과] 수직 항력 [垂直抗力, normal force] (과학용어사전, 2010.4.14, 뉴턴코리아) [네이버 지식백과]마찰계수 [coefficient of friction, 摩擦係數] (두산백과) [네이버 지식백과]마찰력 [frictional force, 摩擦力] (도해 기계용어사전, 1990.5.1) [네이버 지식백과] 최대정지마찰력 [maximum of static friction force, 最大靜止摩擦力] (두산백과) [네이버 지식백과] 삼각비의 뜻 (Basic 중학생을 위한 수학공식 활용사전, 2007.3.26, (주)신원문화사) http://gistcollege.blog.me 25/25

감사합니다!!!! 이 문서는 나눔글꼴로 작성되었습니다. 설치하기

작성자 유준혁 작성년월일 2013. 09. 04