[자연과학]물리실험보고서 - 구심력 측정

실험 결과 보고서
실험 목적
원 운동하는 물체의 질량, 궤도반지름, 주기와 구심력 사이의 관계를 알아본다.

이론
마찰이 없는 수평대에서 원 주위를 움직이고 있는 줄 끝에 달린 물체를 생각하자(그림). 이 물체에 작용하는 힘 는 줄의 장력으로 주어지고 힘 는 물체에 작용하는 알짜힘으로 이것이 바로 등속 원운동을 하게 하는 구심력이다.

이때 구심가속도 이며 뉴턴의 제2법칙에 의해 구심력 이다. 따라서 반지름 인 원궤도를 따라 등속 원운동하는 질량 인 물체가 받는 구심력은 다음과 같다.

여기에서 는 물체의 속도이고 는 각속도이다.

속도와 주기 사이에는 다음과 같은 관계가 있다.

따라서 구심력을 주기의 함수로 나타내면 다음과 같다.

또, 수식(3)을 에 대해 나타내면 다음과 같다.
실험 방법
(1) 회전대, 지지대 등 장치를 설치한다.
(2) 사각블록질량을 측정한다.
(3) 질량 100g의 추를 회전대의 중심으로부터 8cm거리에 각각 설치한다.(한쪽은 고정, 한쪽은 철사에만 연결되어있는 자유롭게 움직이는 상태)
(4) 회전대를 충분히 돌린 후, 데이터 스튜디오 프로그램을 이용하여 …