부산대 A+ 일반물리학실험 보고서-원운동과 구심력

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. 참고 문헌 및 출처

본문내용

1. 실험 목적:
원운동을 하는 물체의 질량, 운동반지름, 그리고 구심력 사이의 관계를 알아보고 몇 가지 변수가 원운동을 하는 물체의 구심력에 어떤 영향을 주는가를 알아본다.

2. 실험 원리:

그림1과 같이 점 를 중심으로 반지름 r로 등속 원운동을 하는 질량이 인 물체를 생각해 보면, 그림1에서 와 는 각각 점 p와 q에서 물체의 속도이다. 와 의 크기는 로 같지만, 방향은 다르다. 속도의 x축과 y축 성분은 아래와 같다.

,
, 이 성립한다.

물체가 p에서 q로 움직이는 시간을 라 하면
가 성립한다.

따라서 가속도 a를 계산해보면,

이때 p, q가 s에 점점 근접해 가서 가 되므로,
이 된다.
여기서 (-)부호는 점 p에서 아래로 향하는 것을 의미하는데 이것은 원의 중심을 향하는 것이라고 말할 수 있다. 따라서 원운동을 하는 물체의 가속도 방향은 원의 중심을 향한다.

위에서 구한 가속도 a는 구심 가속도라고 한다.
구심 가속도를 이용하여 물체에 작용하는 구심력을 구하면
이다.

각속도를 라하고 한 번 회전하는 데 걸리는 시간 즉 주기를 T라 하면,
, 이다.

참고자료

· 일반 물리학 실험, 6판, 부산대학교 물리학교재편찬위원회, 교문사, 2023년