air table을 이용한 이차원 운동 분석과 구심력측정실험

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목차

1. Introduction

2. Theory
가. Two dimensional motion
나. Centrifugal force

3. Experiment set-up and procedure
[실험주제 1] Two dimensional motion
가. 실험기구(준비물)
나. 실험방법
(1) 등속도 운동
(2) 등가속도 운동
(3) 2차원 충돌
[실험주제 2] Centrifugal force
가. 실험기구(준비물)
나. 실험방법

4. Results and analysis
[실험주제 1] Two dimensional motion
(1) 등속도 운동
(2) 등가속도 운동
(3) 2차원 충돌
[실험주제 2] Centrifugal force
(1) 용수철 상수 측정
(2) 본격적인 실험

5. Conclusion

6. References

본문내용

실험 본연의 목적에 맞게 각 실험에서의 구심력/탄성력 비를 살펴보았다.
가벼운 회전체를 사용한 경우는 1번째 실험을 제외하면 약 2배정도의 비율이 나왔고 무거 운 회전체를 사용한 경우는 4번째 실험을 제외하면 약 1.6배 정도의 비율이 나왔다. 용수 철 자체의 초기 수축이 있는 점과 다양한 오차원인이 있어 결과를 분석하기 어렵지만 비율 이 대략 비슷하다는 점을 미뤄 탄성력이 구심력으로 작용했음을 알 수 있다.


실생활, 즉 우리의 삶 주변에서는 어떤 물체에 작용하는 알짜힘 가 0이더라도 결코 등속도 운동을 할 수 없다. 그 이유는 물체와 물체 사이에 작용하는 마찰 때문이다. 하지만 이번 실험에서 우리는 Air table과 Air blower를 사용하여 퍽과 바닥사이의 마찰을 극소화한 후, 퍽의 등속도 운동, 등가속도 운동, 2차원 충돌운동을 살펴보았다. 그 결과 이 세 가지의 운동에서 모두 에너지가 보존된다는 것을 알 수 있었고, 특히 세 번째 실험인 2차원 충돌실험에서는 퍽의 운동량과 운동에너지가 모두 보존된다는 사실로부터 완전 탄성충돌과 흡사한 현상을 관찰할 수 있었다.
그리고, 회전 장치를 이용한 실험에서는 회전봉의 양쪽에 설치되어있는 질량에 작용하는 원심력이 용수철의 탄성력과 거의 같다는 것을 직접 실험을 통해 알 수 있었다.

참고 자료

D. Halliday / R. Resnick / J. Walker, "Fundamentals of Physics: Extended 7/e", Chapter 4, 5 John Wiley & sons, inc (2006)
Richard Wolfson, "Essential University Physics: volume 1", chapter 3, 4, 5, Pearson Addison Wesley.
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hframe.html
Department of Physics - General Physics LaboratoryⅠ spring Semester 2010, Experiment 4, 5, KAIST