구심력 측정 실험

목차

1. 실험제목
2. 실험목적
3. 관련이론
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 분석 및 토의
7. 참고자료

본문내용

1. 실험제목 구심력 측정

2. 실험목적
- 원운동하는 물체의 질량, 궤도반지름, 주기와 구심력 사이의 관계를 알아본다.

3. 관련이론
Fig. 1 과 같이 점 를 중심으로 반지름 로 등속원운동을 하는 질량 인 물체를 생각해 보자.

시간 t 에 x 축으로부터 각 theta 를 이루는 점 P 에 있던 물체가 시간 t+ DELTA t 에는 DELTA theta 만큼 회전하여 x 축으로부터 각 theta + DELTA theta 를 이루는 점 Q 에 있다고 하자. 등속원운동에서 점 P, Q 에서의 속도 vec{v _{P}} 와 vec{v _{Q}} 는 크기는 v 로 같지만 방향은 다르다. 그림으로부터 각 위치에서의 속도 vec{v} 는 다음과 같이 주어진다.

<중 략>

A. 물체의 질량은 일정하고, 회전반지름이 달라지는 경우(추의 질량 100g 일정)
① 사각블록의 질량 M을 측정한다.
② 위의 그림처럼 회전막대의 force sensor에 연결된 줄이 회전막대의 중심을 지나도록 고정시키고 한쪽 추에 실을 연결시킨다.
③ 회전막대 한쪽에 사각블록과 추를 회전 반지름 r의 위치에 고정시킨다.
④ Force sensor의 높이를 조절하여 고정되지 않은 추의 위치가 실을 팽팽하게 잡아당겼을 때 반지름 r에 위치하게 한다.
⑤ 회전축을 손으로 돌려 회전막대를 회전시키고 회전하기 시작할 때부터 가 0에 가까워질 때까지를 data studio를 이용하여 구심력 F와 각속도 의 관계를 그래프로 측정한다.
⑥ 회전반지름 r을 바꾸면서 실험을 반복한다.
⑦ r1~5의 그래프를 각각 저장한다. (하나의 그래프에 다섯 개의 그래프가 나타나게한다.)

B. 회전반지름은 일정하고, 물체의 질량을 변화시키는 경우(회전반지름 15cm로 일정)
① 사각블록의 질량을 측정하고 실험할 추의 무게에 맞게 추를 고른다.
② 위의 그림처럼 회전막대에 force sensor에 연결된 줄이 회전막대의 중심을 지나도록 고정시키고 한쪽추에 실을 연결시킨다.
③ 회전막대 한쪽에 사각블록과 추를 회전 반지름 r의 위치에 고정시킨다.

참고자료

· 일반물리학(이영재 외 9명 공저, 형설출판사)
· 일반물리학 실험(최석호 외 7인, 형설출판사)