[자연과학] 일반물리 실험 - 구심력 측정

1. 실험제목

구심력 측정

2. 실험목적

등속원운동은 회전 중심을 향한 가속운동임을 이해하고, 실험을 통해 원운동하는 물체의 질량, 궤도반지름, 주기와 구심력 사이의 관계를 알아본다.

3. 관련이론

그림 1과 같이 점 O를 중심으로 반지름 r로 등속 원운동을 하는 질량이 m인 물체를 생각해 보자.
옆의 그림에서는 각각 점 p와 q에서의 속도이다. 와 의 크기는 로 같지만 방향이 다르다. 각각의 x, y성분을 알아보면
점 p에서 점 q로가는데 걸리는 시간은 이다
각 성분별로 가속도를 알아보면
이다. 점 p와 q가 점점 가까워져 점 s근처에서 만난다고 생각하면 θ가 작아져서 이 된다. 그러면 가속도는 가 된다.
여기서 (-) 부호는 점 P에서 아래로 향하는 것을 의미하는데 원의 중심을 향하는 것이다. 원운동의 속도와 가속도의 모양은 아래의 그림 2와 같다.
위에서 구한 구심 가속도를 이용하여 구심력을 구하면 이다.
각속도를 ω라 하고 한 번 회전하는데 걸리는…(생략)

4. 실험방법

5. 실험결과

6. 분석 및 토의