#7. 마찰계수 측정 실험

1. 관찰 및 결과 / (1) 실험 1의 데이터 정리
<표1> 질량들과 가속도
실험구분	실험요소	M 블록의 질량(kg)	m 걸린 질량(kg)	a 가속도(m/s^2)
b	플라스틱/질량변화	1.092	0.251	0.505
c	플라스틱/질량 및 면적변화	0.683	0.251	1.310
a	플라스틱/기준	0.592	0.251	1.630
f	플라스틱/당기는 힘변화	0.592	0.351	2.450
g	플라스틱/당기는 힘변화	0.592	0.451	3.130
d	펠트/다른 재질	0.582	0.251	1.020
e	코르크/다른 재질	0.592	0.251	0.774

*유효숫자는 소숫점 3자리까지 처리하였다. / 코르크 통, 플라스틱 통, 펠트 통, 추걸이, 블록의 무게는 <표1-1>의 측정값을 활용하였다.

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<표1-1> 질량들
구분	질량(g)
토르크 통	91.5
플라스틱 통	91.7
펠트 통	81.9
추걸이	50.9
블록	500

 

2. 분석 및 토의 / (1) 물체와 바닥 면 사이의 운동 마찰계수 / <표2> 운동 마찰 계수
실험구분	실험요소	운동마찰계수(N)
b	플라스틱/질량변화	0.166
c	플라스틱/질량 및 면적변화	0.184
a	플라스틱/기준	0.187
f	플라스틱/당기는 힘변화	0.195
g	플라스틱/당기는 힘변화	0.199
d	펠트/다른 재질	0.282
e	코르크/다른 재질	0.312

*유효숫자는 소숫점 3자리까지 처리하였다.

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[질문 1] 운동 마찰 계수는 질량에 따라 어떻게 변하는가?

물체의 질량과 운동 마찰 계수는 상관관계가 없다.

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[질문 2] 운동 마찰 계수는 접촉면의 단면적에 따라 어떻게 변하는가?

접촉면의 단면적과 운동 마찰 계수는 상관관계가 거의 없다.

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[질문3] 운동 마찰 계수는 접촉면의 재질에 따라 어떻게 변하는가?

접촉면의 재질에 따라 코르크>플라스틱>펠트 순의 운동마찰계수 가 큰 값을 가진다.

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[질문4] 운동 마찰 계수는 상대 속도에 따라 어떻게 변하는가?

운동 마찰 계수는 상대 속도와 상관없이 거의 일정한 값을 가진다.

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[질문5] 운동 마찰 계수와 질량, 접촉면의 단면적, 상대속도의 관계는 어떻게 되는가?

운동 마찰 계수는 접촉면의 재질이 바뀌지 않는 이상 질량, 접촉면의 단면적, 상대속도의 영향은 거의 받지 않는다.

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[질문6] 물체의 질량이 증가하면 운동 마찰력도 증가하는가? 이유는 무엇인가?

증가한다. 이유는 운동마찰력은 수직항력(N)에 비례하는데 이 수직항력이 질량에 비례하기 때문이다.

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결론: 마찰계수 측정 실험을 통해 서로 접촉하고 있는 물체들의 표면에 작용하는 마찰력을 이해할 수 있었고 운동 마찰 계수는 물체의 질량, 접촉면의 단면적, 상대 속도에 거의 영향을 받지 않고 접촉면의 재질변화에만 영향을 받는 다는 것을 알게되었다. 그리고 물체의 질량이 증가하면 운동 마찰력은 증가하게 되는데 그 이유는 수직항력이 질량에 비례하기 때문이라는 것을 알았다.