중력상수 측정 실험

소개

살험을 통해 중력상수를 측정하는 실험입니다

목차

1. Introduction
2. Theory
3. Experiment set-up and procedure
4. Result and analysis
4.79m
5. Conclusion
6. Reference

본문내용

1. Introduction
이번 실험에서는 질량이 있는 모든 물체에 서로 작용하는 힘인 만유인력을 이용하여 중력상수 G를 측정해 보았다. 우리는 작은 공(작은 질량)과 큰 공(큰 질량), 레이저 포인터를 이용하여 중력과 거리, 질량의 관계를 구해 중력상수를 구해 내었다.

2. Theory[그림 ] 캐번디시의 비틀림저울

만유인력 상수는 1797년 영국의 물리학자인 H.캐번디시가 측정하였다. 케임브릿지 지질학 교수인 미셸이 고안한 비틀림 저울을 이용하여, 공사이의 인력에 의해 막대기가 비틀리는 정도를 측정하였다. 원래 캐번디시는 지구의 밀도를 측정하기 위하여 이러한 실험을 진행하였으며, 후대 사람들이 캐번디시의 실험 데이터를 해석, 만유인력 상수 G값을 측정해낼 수 있었다.
만유인력 상수를 측정하는 방법에는 캐번디시의 비틀림 저울실험이 가장 보편적이지만, 천칭저울을 이용하여서도 유사한 값을 얻을 수 있다. 천칭저울의 양쪽에 질량이 동일한 물체를 올려놓고, 한쪽에만 질량을 알고 있는 물체를 가져다 놓으면 만유인력에 의해 저울이 기울게 된다. 이 때 저울의 반대편에 다시 평형으로 돌아갈 때 까지 다른 쪽에 추를 올려놓으면 만유인력 상수를 구할 수 있다. 한 쪽에 작용하는 힘에는 지구와 물체간의 중력, 질량을 알고 있는 물체와 저울위의 물체의 만유인력이 작용하고, 나중의 쪽에는 지구와 (원래 올려 져 있던 물체+추가로 올려놓은 물체)의 중력이 작용한다. 즉, 저울 위에 올려놓았던 물체의 질량을 , 저울 밑으로 가져갔던 물체의 질량을 , 저울 위에 추가로 올려놓았던 물체의 질량을 이라고 했을 때, 아래와 같은 식을 통하여 만유인력 상수 G 값을 구할 수 있다.

참고자료

· Raymond A. Serway, John W. Jewett , "Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics" 6th edition ,Chap 2 Motion in dimension, Chap 13 Universal Gravitation (2005)
· Richard wolfson, "Essential university physics" Volume 1, Chap 9 Gravity (2007)