6장_예비보고서

목차

1. 실험목표

2. 실험 배경

3. 실험 내용

4. 예비문제

본문내용

크 평형 b×F = a×mg
∴ F = mg × (a/b) 가 된다.
5) 원심분리기의 원리를 구심력으로 설명하라. 세탁기의 탈수기 및 우라늄 농축에 원심분리기를 어떻게 응용하는지 조사, 보고하라.
물체가 원운동을 하면 관성의 원리에 의해 원의 중심방향에서 원 바깥 방향으로 나가려는 힘이 원심력이다. 원심력의 크기는 질량*반지름*각속도의 제곱이므로 각속도를 조절하면 원심력의 크기를 조절할 수 있다. 원심분리기는 원심력의 크기를 조절하여 물질간의 상대적 밀도차를 조절한다. 원심분리기에서 각속도는 분당 몇 바퀴 회전하는 가를 나타내는 단위인 rpm이라는 단위로 표기된다. 원심분리되는 물체가 놓여지는 장소인 로터의 위치에 따라 원심분리되는 물질의 회전 반지름이 달라지므로 rpm대신 각속도와 회전반지름을 고려한 G라는 단위가 주로 사용 된다 (1G는 중력과 같은 힘으로써 10G는 중력 10배의 힘에 해당한다.) 실제로 원심분리에 이용되는 힘을 계산할 때는 반지름과 각속도, 원심분리되는 대상물질의 질량 이외에 물질의 점도, 밀도, 반지름, 부력이 함께 계산된다.
구심력은 원심분리기의 작동에 중요한 역할을 한다. 가정에서 흔히 볼 수 있는 자동세탁기의 회전 통을 들 수 있다. 회전 옷은 회전통의 안쪽 벽에 붙어서 원궤도를 돌게 된다. 회전통은 옷에 큰 힘을 작용하나 회전통 벽의 구멍들은 옷 속에 있는 물에 값은 힘을 작용하지 않으므로 물이 구멍 밖으로 빠져 나가게 된다. 엄밀히 말하면 옷은 물과 분리되도록 힘을 받지만 물은 옷으로부터 떨어져 나가도록 힘을 받지 않는다.
예비 보고서에서 각속도를 다루면서 조사를 하다가 각운동량 보존법칙에 대한 기사를 보았다.
큰 물방울 안에 작은 물방울 만들어요
[한국최초 우주실험의 연출자들] ⑥ 교육용 우주실험 기획하는 김중복 교수 ,,, 기사 발췌
이밖에 피겨스케이트 선수인 ‘김연아’를 기념하는 실험 도구도 있다. 김연아 선수가 팔을 벌리고 돌다가 오므리면 더 빨리 회전할 수 있는 건 ‘각운동량 보존법칙’ 때문이다. 팔을 오므리면 질량의 일부가 회전 중심에 가까워져서 회전관성이 작아지고, ‘각속도’가 빨라지는 것이다. 김 교수는 “이 장비가 공중에서 회전하면 추가 가운데로 모이면서 김연아 선수가 팔을 모았을 때처럼 더 빠르게 도는 모습을 볼 수 있다”고 소개했다.
위의 예비문제에서도 스케이트에서 각속도의 원리를 다루었지만, 실생활에서 각속도는 어디서나 찾아볼 수 있다.

키워드

최신 기초전자물리학실험1 (기물1) 6장 예비 보고서 ,   회전운동,   원심력