[일반물리] 구심력측정

소개글

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목차

1. 실험목적
2. 실험 원리
3. 결과 및 분석
4. 토의

본문내용

1. 실험목적
원운동을 하는 물체의 질량 및 궤도 반지름과 구심력사이의 관계를 안다.
2. 실험 원리
그림 1과 같이 점 O를 중심으로 반지름 r로 등속 원운동을 하는 질량이 m인 물체를 생각해 보자.
위의 그림에서 와 는 각각 점 p와 q에서의 속도이다. 와 의 크기는 로 같지만 방향이 다르
다. 각각의 x, y성분을 알아보면
점 p에서 점 q로가는데 걸리는 시간은
이다. 각 성분별로 가속도를 알아보면
이다. 점 p와 q가 점점 가까워져 점 s근처에서 만난다고 생각하면 θ가 작아져서 이 된다. 그러면 가속도 는 4)
가 된다. 여기서 (-) 부호는 점 P에서 아래로 향하는 것을 의미하는데 원의 중심을 향하는 것이다. 원운동의 속도와 가속도의 모양은 아래의 그림 2와 같다.
위에서 구한 구심 가속도를 이용하여 구심력을 구하면
이다. 각속도를 ω라 하고 한 번 회전하는데 걸리는 시간 즉 주기를 T라 하면
를 식(5)에 대입하면 구심력은
이 된다.
실험 장치는 그림 3과 같이 구성된다. 실험장치를 회전시키면 그림 4에서 처럼 중앙지지대에 달린 스프링이 늘어나면서 물체가 중앙지지대의 바깥쪽으로 이동하게된다. 이때 측면지지대의 수직선과 측면지지대에서 드리운 실이 평행이 되도록 회전시키면, 이때 작용하는 구심력은 스프링이 물체(질량 m)에 작용하는 힘(탄성력)과 일치하게 된다.

참고 자료

없음