대학물리실험 보고서 - 일정한 각속도로 원운동하는 물체에 작용하는 구심력을 측정

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대학물리실험 보고서 - 일정한 각속도로 원운동하는 물체에 작용하는 구심력을 측정
1. 실험 목적

일정한 각속도로 원운동하는 물체에 작용하는 구심력을 측정한다.

2. 실험 이론

(1) 구심력
원운동하는 물체의 가속도가 원의 중심을 향하는데, 가속도의 방향과 힘의 방향이 같으므로 원운동하는 물체에
작용하는 힘도 원의 중심을 향한다. 이처럼 물체를 원운동하게 만드는 힘을 구심력이라고 한다. 원운동에서
가속도의 크기는 이므로 구심력의 크기는 이 된다.
선속력 v와 각속력 w의 관계는 v=rw 이므로, 구심력 F를 각속력 w로 나타내면
이 된다. 또 w 대신에 진동수 f를 쓰면 이므로
으로 된다. 또한 여기서 일 회전에 걸리는 시간(주기,T)을 이용하면 진동수 f=1/T이므로

이다.

3. 기구 및 장치

구심력 장치-실, 추, 전동 장치, 회전 막대, 지시 받침대, 지시 원반, 중심대, 보조대, 3중 고리 추, 도르래, 추걸이
포토게이트 타이머, 전원 장치, 저울, 수준기

4. 실험 방법
실험 1.(M, mg : 일정 r : 변화)
(1) 중심체에 모터를 설치하고 밴드로 모터와 중심체를 연결한다.
(2) 중심체에 회전 막대를 설치한다.(수준기를 이용하여 수펴을 맞춘다)
(3) 회전 막대 중심에 중심대를 설치하고, r=0.17m 인 위치에 보조대를 설치한다.
(4) 모터에 전원을 연결한다.
(5) 3중 고리 추의 질량(M)을 측정하여 기록한다.
(6) 3중 고리 추를 실로 보조대에 매달고 중심대에 달려있는 용수철에 또 다른 실로 연결한다.
(7) 회전 막대 끝에 도르래를 설치한다.
(8) 추와 추걸이의 질량(m)을 측정하여 기록하고, 실로 3중 고리 추(M)와 연결한다.
(9) 3중 고리 달린 추(M)가 보조대의 중심에 오도록 조절한다.
(10) 지시 받침대를 움직여서 용수철에 달린 흰색 지시 원반과 일치하도록 조절한다.
(11) 도드래와 추와 추걸이를 제거한다.
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