일반 물리 실험 구심력 측정

소개

일반 물리 실험 구심력 측정에 대한 보고서입니다. 실험 목적, 이론, 결과, 오차에 대한 토의

등 깔금하고 보기좋게 정리를 하였습니다.

물론 A+받았고요 도움이 되시길 바랍니다.

목차

1. 실험목적
2. 이론
3. 실험기구 및 장치
4. 실험방법
4. 실험결과
5. 토의 및 고찰

본문내용

1. 실험목적
물체가 일정한 반경의 원궤도를 따라 일정한 속도로 회전할 때 구심력을 측정하고 이론적으로 계산한 값과 일치하는지를 알아본다. 또, 각각의 양들을 변화시켜가며 구심력을 측정해보고 관계식을 유도해본다.

2. 이론
일정한 속력 v로 원궤도를 도는 물체는 등속원운동을 한다고 말한다. 속도는 변하지 않지만 물체는 가속운동을 하고 있다. v는 벡터이지 스칼라가 아니기 때문이다. 만약, v가 방향만 바뀔지라도 그것은 일종의 가속운동이다.

[그림1] 등속 원운동하는 물체

[그림1]과 같이 물체가 속도 v, 반지름 r 로 등속원운동을 할 때, 물체의 가속도(크기와 방향)를 구해보자. y축에 대해 대칭으로 두 점 p, q 에 대한 속도벡터를 그리면 각각의 성분은 다음과 같이 표시할 수 있다.

vpx = vcosθ, vpy = vsinθ

vqx = vcosθ, vqy = -vsinθ

물체가 일정한 속력 v로 점 p에서 q까지 움직일 때 걸리는 시간(Δt)은

Δt = arc(pq)/v = r(2θ)/v


[그림2] 물체의 순간속도와 가속도

[그림3] 물체의 원운동과 구심력

그러므로 각각의 성분에 대한 평균가속도는

<SPANx> = (vqx -vpx) / Δt = 0,

<SPANy> = (vqy -vpy) / Δt = -2v sinθ / Δt

= -2v sinθ / (r2θ/v) = -(v2/r)(sinθ/θ)

이된다. 여기서 물체의 미소한 변화 (각도 θ→0 인 경우; 점 p, q가 P 점에 접근)에 대한 순간 가속도는 점 P 에서 원의 중심(O)을 향하고, sinθ/θ=1 이므로 가속도의 크기는

a = v2/r

임을 알 수 있다. 일정한 속력으로 가속운동을 하는 동안 원주 둘레를 도는 물체의 주기는

T = 2πr /v

이 될 것이다. 구심가속도는 물체에서 원의 중심방향으로 작용하는 구심력에 기인한다. 이 힘의 크기 F 는 뉴턴의 제2법칙에 의해

참고자료

· 없음