[부산대학교 일물실1 A+]일반물리학실험1 원운동과 구심력 결과보고서

목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험 기구 및 재료
4. 실험 방법
5. 측정값
6. 실험 결과
7. 결과에 대한 논의
8. 결론
9. 참고문헌 및 출처

본문내용

1. 실험 목적
- 원운동을 하는 물체의 질량, 운동반지름, 그리고 구심력 사이 관계를 알아본다.참조1
- 원운동하는 물체의 구심력에 어떤 변수들이 영향을 주는지 알아본다.참조1

2. 실험 원리
선형운동과 달리 원운동은 구심력의 존재 하에서만 가능하며, 원운동 하는 물체의 가속도는 구심력의 세기에 의존하며, 항상 원의 중심을 향한다

그림 1. 선형운동과 회전운동

위 그림 1과 같이 선형운동과 회전운동을 비교해 볼 수 있다. 줄에 연결되지 않은 당구공은 직선 경로를 따라 운동하지만 줄에 연결되어 있는 당구공은 반지름이 일정한 원 궤도를 따라 운동하고 있음을 볼 수 있다. 따라서 원운동의 원인은 줄에 있음을 알 수 있으며, 줄이 가진 이와 같은 힘을 구심력 (centripetal force)이라 한다. 참조2

그림 2. 등속 원운동하는 물체의 구심력

구심력의 크기와 방향을 정량적으로 살펴보는 가장 간단한 방법은 2차원 평면 상에서 등속 원운동을 하는 물체를 상정하고, 물체에 가해지는 힘을 시간에 따른 함수로 구하는 것입니다. 원형 궤도의 중심을 원점으로 하고, 위치 벡터를 시간에 대해 미분하면 속도 벡터를 구할 수 있겠죠. 그리고 속도 벡터를 시간에 대해 미분한 것이 가속도 벡터가 되겠습니다. 마지막으로 뉴턴의 운동법칙에 따라 가속도 벡터에 질량을 곱하면, 물체에 작용하는 알짜힘의 크기와 방향을 알 수 있게 됩니다.

참고자료

· 일반물리학실험, 제6판, 물리학교재편찬위원회, 청문각, 2017, p.92 ~ p.97
· “1-4. 운동법칙의 응용 - 원운동과 구심력“ . 포항공과대학 물리학과 강의자료
· ”물리학 상식 : 원심력과 구심력“. swstar. 2022. 4. 18. https://swstar.tistory.com/291