원운동과 구심력

소개

"원운동과 구심력"에 대한 실험을 진행하고 실험 데이터를 Capstone을 이용해서 그래프를 만든다.
F-v, F-m F-r 그래프에서 구심력과 속도, 질량, 회전 반경 사이의 값을 도출한 뒤, 실험값과 이론값을 비교하여 오차를 분석한다.

목차

1.실험결과 및 분석
가. 실험 1 (F-v), 실험 결과 및 분석
나. 실험 2 (F-m), 실험 결과 및 분석
다. 실험 3 (F-r), 실험 결과 및 분석
라. 오차 분석

2. 결론 및 제언

본문내용

주의사항 - 아래 모든 실험에서 수치(속력, 구심력(이론), 구심력(결과))는 실험 결과의 평균을 반올림한 것이다.

1. 실험결과 및 분석

가. 실험 1 (F-v), 실험 결과 및 분석
실험1은 속력과 구심력 사이의 관계를 파악하기 위한 실험이다.
즉, F=()에서 (R=반지름, v=속력, m=질량) m과 R은 일정한 값으로 F와 v사이의 관계를 파악하면 되는 것이다.
실험은 물체의 질량은 0.02406kg, 회전 반경은 0.09m으로 일정하게 유지하면서 속도를 2.16, 2.51, 3.01, 3.59, 4.20(m/s)로 변화시키며 물리량을 비교한다.
다음은 실험결과를 정리한 표이다.

<중 략>

오차율이 나타난 원인
① 와이어의 오류- 와이어가 제대로 고정되지 않아 회전반경의 변화가 생겨 결과값에 영향을 미칠 수 있다.
② 평균값의 오류- 물리량을 평균내고 이를 반올림하여 실험을 진행했으므로 이에 따라서 오류가 발생할 수 있다. (특히 F(avg)를 구하는 과정에서 오류가 발생함)
③ 운동 상태의 변화- 같은 속력을 유지하기 위해서 전압을 공급하는 과정에서 주변 환경에 의해서 물리량이 유지되지 못할 가능성이 있다.
④ 실험자의 실수 및 장비의 오작동- 실험자의 장비 미숙달 그리고 실험 장비의 오류는 오류를 발생시킬 수 있다.

3. 결론 및 제언

(1) 결론
공식에 포함된 변수 (구심력, 질량, 속도, 반지름)가 변할 때의 결과를 직접
측정해보며 F=() 공식을 더 깊게 이해할 수 있었다.
실험을 통해서 오류가 발생하는 원인을 직접 고민해보며 실험의 오차를 줄이기
위해서 그 원인을 분석하고 오차를 극복하기 위한 방안에 깊은 고민을 해봤다.

참고자료

· http://phylab.yonsei.ac.kr/
· Hugh D. Young, Roger A. Freedman - University Physics with Modern Physics in SI Units (2019, Pearson Education Limited)