구심력 측정 일반 물리학 실험 레포트 서성한

소개

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목차

1.실험 목표
2.실험 이론
3.실험 결과 (데이터)
4.결과 및 토의

본문내용

1.실험목표

물체가 용수철에 의해 등속 원운동 할 때 tracker 프로그램을 활용하여 궤도 반지름 및 주기를 측정 후 알고 있는 질량을 이용하여 구심력을 구한다. 또, 이론으로 구한 용수철의 복원력과 비교하여 오차 및 원인을 분석해본다.

2.실험이론

구심력이란 원운동을 할 수 있도록 중심 방향으로 당기는 힘을 말하며, 원심력은 원운동 하는 물체가 중심 밖으로 탈출하려는 힘을 말한다.
용수철에 의해 구심력(복원력)을 받는 물체는 원심력과 균형을 이뤄서 등속원운동을 하게 된다.
또, 일정한 속력으로 원을 그리며 도는 물체의 운동을 등속 원운동이라고 한다.
원궤도의 선속도 v는

v = 2 * pi * r / T 로 나타낼 수 있고, ( r : 궤도 반지름 ,T : 원운동의 주기 )
구심력 F는 다음과 같다.

F = m * v^2 / r = m * r * w^2 ( m : 물체의 무게 w : 각속도 , 2pi=w * T )
구심력 공식에 선속도 공식을 대입하면
구심력을 주기에 관한 함수식으로 나타낼 수 있다.
F = 4 * (pi)^2 * m * r / T^2

또한 물체가 용수철에 의해 등속도 운동할 때는 복원력이 구심력으로 작용하기에
구심력 F를 이렇게 나타낼 수 있다. (복원력 공식)
F = -kx ( x는 변형 길이, k는 용수철 고유의 상수)

3.실험결과(데이터)

1세트) 200g 추 k = 328.31
1회차 그래프 가로축은 시간, 세로축은 x 방향 변위
2회차 그래프 가로축은 시간, 세로축은 x 방향 변위
3회차 그래프 가로축은 시간, 세로축은 x 방향 변위

200g 질량의 추를 사용했을 때 (용수철 상수 k 값은 328.31)

탄성력은 알고 있는 x값과 용수철 상수 k를 이용해 이론적으로 구한다.
구심력은 이론에서 도출해낸 식을 이용해 tracker에서 구한 주기를 대입한다.

참고자료

· https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=5906821&cid=66431&categoryId=66431