구심력 측정 예비보고서

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 기구
4. 실험 방법

본문내용

실험 목적
다양한 질량과 그리고 회전운동에 변화를 통하여 구심력을 측정하고 이해한다.
실험 이론
어떠한 질량 m이 반경r로 평행하게 회전할 때 구심력은 다음과 같은 식으로 표현된다.
F=(mv^2)/r = mrω^2
여기서 v는 접선의 속도이고 ω는 각속도이다(v=r ω). 접선 속도는 주기 T에 대해 다음과 같이 주어진다.
V= (2πr)T
따라서 구심력 F는
F = (4π^2 rm)/T^2
구심력이란 중력이나 전기력 등과 같은 힘의 원인을 나타내는 것이 아니라 힘의 방향만 가리키고 있다. 예를 들어 지구상의 물체에 작용하는 지구 중력은 지구 중심을 향하므로 지구상의 물체에 대해 구심력인 셈이다. 돌멩이를 끈에 매달고 돌리면 끈을 잡고 있는 손은 돌멩이를 놓치지 않으려고 끈을 잡아당기게 된다. 또한 끈은 돌멩이를 손을 향해 잡아당겨 돌멩이가 직선운동을 하지 않고 궤도운동을 하게 한다. 이 때 끈이 돌멩이를 잡아당기는 힘은 구심력이라 할 수 있다. 한편 태양계의 행성 운동에서 태양을 초점으로 타원궤도를 따라 운동하는 행성에 작용하는 태양의 중력도 구심력에 해당한다.
구심력이 작용하는 경우의 대표적인 운동으로 흔히 다뤄지는 것이 등속원운동이다. 일정한 속력을 유지하며 원운동 하는 것으로 속력은 일정하지만 매순간 방향이 변하고 있으므로 가속 운동에 해당한다.

구심력과 원심력
원심력이란 원운동하는 물체가 중심 밖으로 탈출하려는 힘을 말하며, 실제 존재하는 힘이 아닌 구심력으로 인한 관성의 효과를 의미한다. 구심력과 원심력이 균형을 이룰 때, 해당 물체는 원운동을 하게 된다.

참고 자료

[네이버 지식백과] 원심력과 구심력이란? (환경위성 Q&A, 국립환경과학원 환경위성센터)
[네이버 지식백과] 구심력 [Centripetal force] (물리학백과)
일반물리학실험- 국민대학교출판부