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[물리학 실험] 작은 벨로드롬 - 구심력 측정

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작성일 23-02-10 22:54

본문

다. 그리고 그 줄의 길이에 따라서도 드는 힘이 다르다. 이것은 잡고 있는 힘이 구심력 역할을 하여 안으로 잡아당기기 때문에 회전운동이 유지되고 있다가 놓는 순간 구심력이 없어져서 날아가 버리는 것이다. 그러나 우리가 그 끈을 잡고 있는 한 그것은 날아가지 않지만 우리가 놓는 순간 멀리 날아가 버린다. 또한, 돌리는 물체의 질량이 무거운가 가벼운가에 따라서도 드는 힘이 다르다. 이것이 구심력이다. 그 성질을 변화시키기 위해서는 다른 힘이 필요하다.

물체에 전혀 힘이 작용하지 않을 때의 운동형태는 방향이나 속력이 변화하지 않는 등속도 운동이다. 원운동은 이러한 물체의 운동방향을 계속 변화시켜주는 운동형태이므로, 원운동을 시켜주기 위해, 즉 물체의 운동방향을 계속 바꾸기 위해 가해주는 힘이 바로 구심힘이며 그 방향은 운동 방향에 수직하게 된다. 이것이 원심력이다. 돌리고 있는 상황에서도 빨리 돌리느냐 아니면 천천히 돌리느냐에 따라 잡고 있을 때 드는 힘도 다르다. 그리고 관성에 의해 운동 방향을 변화시키는 쪽(곧 원운동의 중심방향)과 반대방향으로 관성힘이 작용하게 되고 이것이 바로 원심힘이다. 이는 회전운동에서 계속 가던 방향으로 가려는 관성 때문에 생기는 원심력이다. 결국 회전운동을 하게 하는 힘은 구심력이라고 할 수 있다아 구심력은 힘이기 때문에 질량, 가속도 등의 조건과 떨어뜨려 생각할 수 없다. 이것은 잡고 있는 힘이 구심력 역할을 하여 안으로 잡아당기기 때문에 회전운동이 유지되고 있다가 놓는 순간 구심력이 없어져서 날아가 버리는 것이다. 그러나 우리가 그 끈을 잡고 있는 한 그것은 날아가지 않지만 우리가 놓는 순간 멀리 날아가 버린다.
설명

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우리는 줄의 한 끝에 물체를 묶고 그것을 돌리면 밖으로 나가려는 힘을 느낄 수가 있다. 회전운동을 지속시키려면 운동방향을 계속 바꾸어 줄 수 있도록 원심력과 같은 크기로 회전 중심방향으로 끌어 당겨주는 힘이 필요하다. 그렇기 때문에 앞으로 움직이던 물체는 그 속도와 방향 그대로 가려고 한다. 회전운동에서 원심력만 작용한다면 그 회전운동은 계속 유지될 수 없다. 회전하는 운동에서는 계속해서 운동 방향이 바뀌게 된다. 그리고 그 줄의 길이에 따라서도 드는 힘이 다르다. 돌리고 있는 상황에서도 빨리 돌리느냐 아니면 천천히 돌리느냐에 따라 잡고 있을 때 드는 힘도 다르다.
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2. 배경theory

모든 물체는 있던 상태 그대로 유지하려는 성질, 즉, 관성이 존재한다. 그렇기 때문에 방향이 바뀔 때 그 접선 방향으로 가려는 힘이 존재한다. 또한, 돌리는 물체의 질량이 무거운가 가벼운가에 따라서도 드는 힘이 다르다.
[물리학 실험] 작은 벨로드롬 - 구심력 측정
Haliday & Resnick 일반물리학 책의 3-8을 참조하자면, 구심가속도의 크기는 일정하고 다음 식과 같이 주어진다. 이 實驗(실험)에서는 구심력과 회전하는 물체의 질량, 회전하는 각속도, 회전중심과 물체와의 거리 등과의 관계에 대해 탐구한다.

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우리는 줄의 한 끝에 물체를 묶고 그것을 돌리면 밖으로 나가려는 힘을 느낄 수가 있다 이는 회전운동에서 계속 가던 방향으로 가려는 관성 때문에 생기는 원심력이다.

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