[A+] 원심력 (Centripetal Force, 사전보고서 및 결과보고서 모두 포함)

소개글

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목차

1. 실험목표

2. 이론적 배경
1) 등속원운동과 원심력
2) 힘 센서와 포토게이트

3. 실험과정 및 의문점
1) 실험기구 setup
2) 질량-힘 관계 측정
3) 속도-힘 관계 측정
4) 반지름(회전반경)-힘 관계 측정
5) 실험과정 중 의문점

4. 실험 결과
1) 사용된 기호 정의
2) 측정값의 측정 단위
3) 측정데이터

5. 결과분석 및 결론
1) 질량-힘 관계 실험
2) 속도-힘 관계 실험
3) 반지름-힘 관계 실험
4) 의문사항의 해결

6. 논의

본문내용

실험 목표
힘 센서와 포토게이트의 이용방법을 숙지하고, 이를 이용해 구심력과 회전하는 물체의 질량, 속력 및 회전반경이 어떠한 관계에 있는지 알아본다.
이론적인 등속원운동의 가속도 공식과 실험적인 결과를 비교하여 본다.

이론적 배경
등속원운동과 원심력
원형의 경로를 따라서 일정한 속력으로 운동하는 물체의 운동을 ‘등속원운동’이라고 한다. 질량이 m인 물체가 반지름 R인 원을 따라서 속력 v로 운동할 때, 각속도(w)눈 w=v/R 꼴로 주어지게 된다. 각속도란 초당 회전 속도이므로, 물체가 한바퀴 도는데 걸리는 시간인 등속원운동의 주기(T)를 각속도에 대한 식으로 표현할 수 있다. (T=2π/w)
또한, 등속원운동하는 물체는 원운동하는 바깥 방향으로 관성력을 느끼게 되는데, 이를 원심력이라고 부르며, 구심가속도 a=-Rw^2=-v^2/R로 주어진다. 그런데, 뉴턴의 제2법칙에 의해, F=ma=mRw^2=mv^2/R로 주어지게 된다. 이론적으로, 구심력은 회전반경과 회전속도가 같을 때, 회전하는 물체의 질량에 비례한다. 또한, 회전하는 물체의 질량과 회전반경이 같을 때, 회전속도의 제곱에 비례한다.

힘 센서와 포토게이트
힘 센서에 물체를 메달거나 힘을 가하게 되면, 힘 센서 내부의 감지 필름이 변형되어 감지 센서의 저항이 변하게 된다. 힘 센서는 저항을 측정해 가한 힘을 역으로 구해낼 수 있게 한다.
포토게이트는 발광 다이오드에서 나온 빛이 물체가 통과할 때 가려지는 것을 이용한 감지기이다. 광검출기에 빛이 도달하지 않는 시간간격을 측정하여, 포토게이트를 통과한 물체의 속력을 알 수 있게 해준다.

참고 자료

없음