일반물리학실험 | 진자의 구심력

 

 

 

TIP

 

 

1. 진자의 운동을 이해한다.
2. 구심력의 의미를 이해한다.

 

 

 

구심력(F_c)은 질량 m인 물체가 원 궤도를 따라 움직이게 하는 힘이며, 질량(m), 회전 반지름(r)과 접선속도(v_t)로 표현된다.

 

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실험 방법

1. 실험 과정

1) Pasco 550 Universal Interface와 컴퓨터를 연결하고 전원을 켠다.

 

2) 컴퓨터 바탕화면에서 Pasco Capstone를 실행시킨다.

 

3) Capstone의 왼쪽 상단의 장치 도구에서 하드웨어 설정 창을 열고 하드웨어 설정 창 안의 Pasco 550 Universal Interface 그림의 디지털 채널 1을 포토게이트로 선택하고 아날로그 채널 A를 힘 센서로 선택한다.

 

4) 왼쪽의 장치 도구에서 Timer Setup을 선택한 다음 Pendulum wldth를 0.015m로 설정한다.

 

5) 디스플레이 팔레트에서 Graph를 더블클릭하여 그래프 창을 연 다음 ‘Add new plot area to the Graph display’를 클릭하여 x축을 공유하는 두 개의 그래프가 동시에 나타나도록 하라.

6) 다음 그림과 같이 x 축의 Select Measurement를 시간(Time), y 축들의 Select Measurement를 각각 힘(Force), 그리고 속력(Speed)로 설정하라.

 

7) 스탠드에 힘 센서와 포토게이트를 설치한다. 진자 추를 힘 센서에 설치한 후, 가만히 두었을 때 진자 추가 포토게이트의 정 중앙에 오도록 높이나 방향을 조절한다.

 

8) 진자의 추의 지름과 진자의 길이를 다음 그림과 같이 측정하라. 이 때 진자의 길이(r)는 힘 센서의 고리 끝 부분에서 추의 몸통 중앙까지의 길이를 말한다.

 

9) 추가 정지한 상태에서 힘 센서의 영점(Tare) 버튼을 눌러 그 값이 ‘0’이 되도록 한 후 기록 버튼을 눌러 측정을 시작하라.

 

10) 추의 진동이 포토게이트와 수직한 면에서 이루어지도록 추를 진동시킨 후 힘의 측정값과 그 시간에서의 속도를 읽어라.

 

11) 디스플레이 도구 막대에서 ‘Add coordinate tool’을 클릭한 다음 ‘Add Multi-Coordinates Tool’을 선택하라. 그리고 Tool을 움직여 힘이 최댓값을 가질 때와 그에 따른 속력을 측정하라.

 

12) 진자의 추의 속력을 변화시켜 실험을 반복한다.

 

13) 진자의 길이를 더 짧게 되도록 조정한 후 실험을 반복한다.

 

14) 진자 추의 종류를 바꿔 추의 질량을 변화시킨 후 실험을 반복한다.

 

15) 추의 잘량, 진자의 길이, 추의 속도 등을 변화시킨 각각의 실험에 대해 그 측정값들을 다음 표에 입력하고, 구심력의 이론값과 그래프에서 측정된 실험괎을 서로 비교해 보아라.

 

 

 

[일반물리학실험]진자의 구심력 레포트