[자연과학]물리학 및 실험 - 작은 벨로드롬

`물리학 및 실험1`
작은 벨로드롬

1. Introduction

벨로드롬을 도는 자전거와 사람에게는 경기장 바깥으로 쏠리는 관성힘이 작용하게 된다. 이러한 힘이 바로 원심힘인데, 벨로드롬의 경우 트랙을 안쪽으로 비탈지도록 설계해서, 빗면에 의한 수직힘을 최고로 받게 하여 이 힘에 비례하는 마찰력이 구심힘으로 작용하여 안쪽으로 자전거를 밀어주어서 원심힘과 평형을 이룰 수 있게 하여, 회전하며 달리는 자전거가 바깥쪽으로 미끄러지는 일을 방지하고 있다.
구심힘은 회전하는 물체의 질량에 따라, 그리고 회전하는 각속도에 따라, 회전축으로부터 회전질량 까지의 거리에 따라 그 크기가 달라지게 된다. 이 실험에서는 바깥쪽에 용수철을 장착한 장치에 추를 달아 돌려서 추의 회전에 의한 원심힘이 용수철의 되돌이힘에 의한 구심힘과 평형을 이루는 상태를 찾아내고 이 때의 회전주기, 추의 위치, 용수철의 압축길이를 측정하여 구심힘과 각 수치와의 관계를 확인한다. 빛살문 검출기(photogate detector)로 회전의 주기를 측정하고 궤도반지름과 구심힘 사이의 관계를 알아본다.

2. Theory

①등속 원운동

물…(생략)

①

②각속도

가 된다.

③ 구심 가속도

②

④구심력

③

⑤ 탄성력

①실험 장치

②실험 A(추의 질량을 알고 있는 경우)

③실험B(추의 질량을 모르는 경우)