물리실험보고서 - 구심력 측정 실험
1. 목적
일정한 각속도로 원운동하는 물체에 작용하는 구심력을 측정한다.
2. 이론
등속 원운동하는 물체에 작용하는 힘을 구심력이라고 하고 그 방향은 항상 원의 중심을 향한다. 속력 로 원운동하는 물체에는 원의 중심으로 향하는 힘 가 작용한다. 이 힘을 구심력이라 하며 물체의 질량이 원의 반지름이 이면 다음과 같다.
(1)
여기서 는 각속도이며 이다. 단위 시간 당 회전수가 이면 이므로
(2)
(3)
이다.
3. 방법
1) 먼저 수준기를 실험대 위에 올려놓고, 4개의 조절나사를 이용해 실험대를 수평으로 조절한다.
2) 물체를 수평막대 에 매어달되 뒤에 용수철이 늘어날 때 용수철이 거의 수평이 되도록 실의 길이를 조절한다. 또한 질량 M의 수직 연장선과 p의 연장선이 일치하도록 조절한다.
3) 회전축과 질량 M사이를 용수철로 연결하고, 회전축을 서서히 회전시킨다.
4) 회전속도를 증가시킬수록 질량 M과 기둥 H 사이의 거리가 점점 증가할 것이다. 질량M이 B와 이루는 각이 수직이 될 때, 즉 측면에서 관측하여 M과 P의 연장선이 일치할 때, 그때의 단위시간당 회전수를 기록해 둔다.(M과 B가 수직이 될 때 초시계를 이용해서 1바퀴 돌 때의 시간을 측정하여 ‘회전수(n)/시간(s) 으로부터 단위시간당 회전수를 구할 수 있을 것이다.
5) 회전축에서 p점(물체의 질량 중심)까지의 거리r을 측정하여 식(3)을 써서 구심력F를 계산한다.
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2013.12.26
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