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[자연과학]물리실험보고서 - 구심력 측정

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작성일18-04-19 19:31

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실험 방법
(1) 회전대, 지지대 등 장치를 설치한다.

속도와 주기 사이에는 다음과 같은 관계가 있다

따라서 구심력을 주기의 함수로 나타내면 다음과 같다. 따라서 반지름 인 원궤도를 따라 등속 원운동하는 질량 인 물체가 받는 구심력은 다음과 같다.

이때 구심가속도 이며 뉴턴의 제2법칙에 의해 구심력 이다.

또, 수식(3)을 에 대해 나타내면 다음과 같다. 또 그래프 r4와 r5는 실험값이 theory(이론)값보다 작게 측정(measurement)되었는데 이는 에서 과 가 일정하므로 궤도 반지름 의 값이 크게 측정(measurement)되었다는 이야기다.

속도와 주기 사이에는 다음과 같은 관계가 있다

따라서 구심력을 주기의 함수로 나타내면 다음과 같다.

또, 수식(3)을 에 대해 나타내면 다음과 같다.
...

실험 결과 보고서
실험 목적
원 운동하는 물체의 질량, 궤도반지름, 주기와 구심력 사이의 관계를 알아본다.

여기에서 는 물체의 속도이고 는 각속도이다.
(6) 이번에는 사각블록을 모두 회전대의 중심으로부터 15cm거리에 고정시킨 후 추의 질량을 각각 30g, 60g, 90g, 120g, 150g로 다르게 하여 같은 실험을 한다.(한쪽은 고정, 한쪽은 철사에만 연결되어있는 자유롭게 움직이는 상태)
(4) 회전대를 충분히 돌린 후, 데이터 스튜디오 프로그램을 이용하여 각속도에 따른 구심력의 그래프를 그린다.

출처

-대한 화학 교재 연구회 「일반 물리학」
-네이버 검색
-구글 검색

순서

다.
(2) 사각블록질량을 측정(measurement)한다.[자연과학]물리실험보고서 - 구심력 측정 , [자연과학]물리실험보고서 - 구심력 측정물리실험결과 , 자연과학 물리실험 구심력 측정
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실험결과/물리

실험 결과 보고서
실험 목적
원 운동하는 물체의 질량, 궤도반지름, 주기와 구심력 사이의 관계를 알아본다.

이때 구심가속도 이며 뉴턴의 제2법칙에 의해 구심력 이다.

실험 결과
A. 회전 질량을 고정할 시




B. 회전 반지름 을 고정할 시
분석 및 토의
실험 A. 물체의 질량 이 일정할 때 궤도 반지름 과 구심력 와의 관계
에서 과 가 일정하므로 , 즉 구심력 와 궤도 반지름 은 반비례 관계에 있다…(생략(省略)) .

실험 B. 궤도 반지름 이 일정할 때, 물체의 무게 과 구심력 와의 관계
에서 r과 가 일정하므로 , 즉 구심력과 물체의 무게는 비례관계에 있다

이번 실험에서 오차의 요인은 여러 가지를 생각 해 볼 수 있다
지지대가 지표면과 수평하게 맞춰지지 않아서 측정(measurement)이 정확하게 이루어 지지 않았을 수도 있고, 실 걸이가 원활하게 돌아가지 않아 그래프 m4의 실험값 그래프에서처럼 구심력이 급격하게 증가 혹은 감소하는 오차가 생기기도 하였다. 따라서 반지름 인 원궤도를 따라 등속 원운동하는 질량 인 물체가 받는 구심력은 다음과 같다.

theory(이론)
마찰이 없는 수평대에서 원 주위를 움직이고 있는 줄 끝에 달린 물체를 생각하자(그림). 이 물체에 작용하는 힘 는 줄의 장력으로 주어지고 힘 는 물체에 작용하는 알짜힘으로 이것이 바로 등속 원운동을 하게 하는 구심력이다. 이는 추를 고정시킬 때 실험자의 실수로 추를 정확한 위치에 고정시키지 못해서 오차가 나타나게 된 경우이다.
(3) 질량 100g의 추를 회전대의 중심으로부터 8cm거리에 각각 설치한다.
(2) 사각블록질량을 측정(measurement)한다.

여기에서 는 물체의 속도이고 는 각속도이다.
실험 방법
(1) 회전대, 지지대 등 장치를 설치한다.

theory(이론)
마찰이 없는 수평대에서 원 주위를 움직이고 있는 줄 끝에 달린 물체를 생각하자(그림). 이 물체에 작용하는 힘 는 줄의 장력으로 주어지고 힘 는 물체에 작용하는 알짜힘으로 이것이 바로 등속 원운동을 하게 하는 구심력이다.
(5) 유동질량을 회전대의 중심으로부터 각각 11cm, 14cm, 17cm, 20cm 떨어진 위치로 옮겨서 같은 실험을 한다.

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