구심력 측정 실험

소개

를 이용한 충돌실험입니다. 예비와 결과레포트를 분리하여 정리하였습니다. A+받은 자료이니 도움이 클 것으로 생각합니다.

목차

✭실험목적
✭이론
✭실험기구 및 장치
✭실험방법
༄실험 결과
༊결론 및 토의

본문내용

✭실험목적
물체가 용수철에 의해 등속 원운동을 할 때에 물체의 질량, 궤도 반지름 및 주기를 측정하여 구심력을 구하고, 용수철의 복원력과의 관계도 알아본다.

✭이론
물체에 전혀 힘이 작용하지 않을 때의 운동형태는 방향이나 속력이 변화하지 않는 등속도 운동이다. 원운동은 이러한 물체의 운동방향을 계속 변화시켜주는 운동형태이므로, 등속력운동을 시켜주기 위해, 즉 물체의 운동방향을 계속 바꾸기 위해 가해주는 힘이 바로 구심력이며 그 방향은 운동 방향에 수직하게 된다. 그리고 관성에 의해 운동 방향을 변화시키는 쪽(곧 원운동의 중심방향)과 반대방향으로 관성력이 작용하게 되고 이것이 바로 원심력이다.
질량인 물체가 반경인 원주상을 속력로 원운동을 하게 하는 구심력은 다음과 같이 표현된다.

여기서는 물체의 속력이고는 각속도이다. 속력과 주기 사이에는 다음과 같은 관계가 있다.

따라서 구심력을 주기의 함수로 나타내면 다음과 같다.

(1)

주기와 단위시간당 회전수는 역수의 관계가 있으므로 식 (1)을

(2)

으로 표현할 수 있다.

✐구심력의 사전적 정의
질점에 힘이 작용하고 있을 때 그 힘을 질점의 속도의 방향과 그에 수직인 방향으로 나눌 수 있다. 속도는 질점이 그리는 궤도의 접선 방향으로 향하므로 속도에 수직인 힘은 궤도의 법선 방향에 놓이며 궤도의 곡률중심을 향하게 된다. 그 때문에 향심력(向心力)이라고도 한다. 접선 방향의 힘은 속도와 같은 방향으로 작용하므로 질점의 속도의 크기를 변화시키는데, 구심력은 속도에 수직이므로 속도의 방향만을 변화시킨다. 예컨대 균일한 자기장 속에 수직으로 전자가 뛰어들어 운동할 때처럼 일정한 구심력만이 작용할 때는 질점은 등속원운동을 한다. 질량 인 질점이 일정한 크기 의 구심력을 받아 속도의 크기 로 반지름 인 원둘레를 등속운동하고 있을 때 이 성립된다.

참고자료

· 없음