금오공대 일반물리학실험 구심력측정 예비보고서 족보

소개글

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목차

1. 실험의 목적
2. 실험의 이론(원리)
3. 실험기구
4. 실험방법
5. 참고문헌

본문내용

1.실험의 목적

등속 원운동하는 물체에 작용하는 구심력을 측정한다.

2. 실험의 이론(원리)

입자가 일정한 속력으로 원주상을 운동하는 것을 등속 원운동이라고 한다. 이 경우 속도 벡터의 방향은 연속적으로 변화하나 그 크기는 변화하지 않는다. 즉, 질량 m인 물체가 반경 r인 원주상을 속력v (각속도 )로 등속 원운동을 하려면 회전 지름상에 있고 중심쪽으로 향하는 힘이 필요하며 이 힘을 구심력(centripetal force)이라 하며 뉴턴의 제2법칙에 의해 다음과 같이 주어진다.

이 힘은 추가 원래의 경로를 유지하려는 가상적인 힘인 원심력의 크기와 정확히 크기가 같으며 방향은 반대이다. (유도과정을 다음 부분에서 설명함.)

그림 b에 그려진 위치 벡터와 속도 벡터를 고려하자. 또한 그림에는 임의의 시간동안 위치의 변화를 표현한 벡터 이 그려져 있다. 입자는 반지름 r인 원형 경로를 따르는데, 그 일부분을 점선으로 표시하였다. 입자가 시간 일 때 A에 있고 속도는 이며, 조금 지난 시간 일 때 입자는 B에 있고 속도는 가 된다. 와 는 크기는 같고 방향만 다르다.
그림 c에서는 그림b에 있는 속도 벡터들의 꼬리를 일치시키셔 다시 그렸다. 속도 벡터 는 항상 위치벡터 와 수직이기 때문이다. 따라서 b 와 c 의 두 삼각형은 닮은꼴이다. 두 삼각형에서 변의 길이 사이의 관계를 다음과 같이 쓸 수 있다.

참고 자료

John W. Jewett. Jr., Raymond A. Serway, 『대학 물리학』, 대학 물리학 교재편찬위원회