구심력 측정

목차

실험목적

실험이론

실험장비

실험순서

실험결과

토의

참고문헌

본문내용

량의 중심에 있는 테두리가 보이는 것이다.
측정용 자를 이용하여 이 회전 띠의 반경을 측정한다.
현대물리학실험 (결과)
구 심 력 측 정
담당교수 : 박배호 교수님
제출자 : 물리학과 2학년
990753 이진호
실험 1 )
질량(m) : 150g 고정 처음추의반경=4.2cm
반경(r)/m
주기(T)/s
각속도(ω)
이론치(F=kd)
구심력(F)
오차율(%)
0.047
0.193
32.555
1.435
7.471
520.62
0.049
0.172
36.530
2.009
9.808
488.21
0.052
0.153
41.066
2.870
13.154
458.34
0.054
0.139
45.202
3.444
16.550
480.56
0.058
0.127
49.473
4.592
21.294
463.73
0.064
0.118
53.247
6.314
27.210
430.94
0.071
0.109
57.643
8.323
35.388
425.18
0.078
0.102
61.599
10.332
44.396
429.64
0.084
0.097
64.775
12.054
52.867
438.58
0.092
0.092
68.295
14.350
67.259
468.70
실험 2 )
질량(m) : 200g 고정 처음추의반경=3.5cm 각속도 일치
반경(r)/m
주기(T)/s
각속도(ω)
이론치(F=kd)
구심력(F)
오차율(%)
0.042
0.193
32.555
2.009
8.893
442.69
0.044
0.172
36.530
2.538
11.731
462.22
0.047
0.153
41.066
3.444
15.836
459.83
0.051
0.139
45.202
4.592
20.820
453.40
0.058
0.127
49.473
6.601
28.364
429.69
0.065
0.118
53.247
8.610
36.821
427.66
0.077
0.109
57.643
12.054
51.119
424.09
0.085
0.102
61.599
14.350
64.441
449.07
※토의
이 실험은 원운동하는 물체의 질량 및 궤도반지름과 구심력사이의 관계를
알아보는 실험이다. 하지만 질량이 0.15㎏, 0.2㎏인 추 두 개밖에 없어서
질량을 고정시키고 각속도와 구심력과의 관계를 중심으로 실험을 하였다.
먼저 이론치 ( F = kx )를 구하기 위하여 스프링의 탄성계수를 측정하였다.
(처음 용수철의 길이) (추를 올려놓은 용수철의 길이) (변위)
0.15㎏ 7.4㎝ 6.9㎝ 0.5㎝
0.2㎏ 7.4㎝ 6.7㎝ 0.7㎝
mg = kx (질량)(중력가속도) = (용수철상수)(변위)
9.8 * 0.15 = k * 0.005 k = 294
9.8 * 0.2 = k * 0.007 k = 280 평균치 = 287
정확한 추의 무게를 측정하지 않았고, 용수철의 길이를 작은 단위까지 정확히 측정할 수 없었다. 그리고 실험때마다 용수철의 처음길이가 조금씩 달라져서 탄성계수가 다르게 나온 것 같다. 그래서 평균치로 용수철상수값을 구하도록했다.
다음 구심력(F = 4π2mr/T2)을 측정하기위해 실험장치를 setup하고 운동하는 물체의 반지름과 주기를 측정하였다. (π,m은 고정)
먼저 0.15㎏질량의 추를 실험하였다. 정해놓은 기준이 없기에 V(전압)를
기준삼아 실험을 하였다. 그리고 0.2㎏질량의 추를 실험할때는 주기를 중심으로 반경을 측정하였다.(0.2㎏질량의 추를 실험할때는 0.15㎏추의 주기와 맞추었다.)
실험 결과는 위와 같이 나왔고 오차는 400～500％정도로 나왔다.
오차의 이유를 추정해 보면
용수철 길이의 변형으로인해 처음 반경과 회전할때의 반경을
정확히 측정할수 없었다.(양쪽 추의 반경이 같지 않았기 때문에
강제로 길이를 맞추어서 실험을하였다.)
추에 그려져 있는 백색 실선이 두껍게 칠해져있어서 정확한
측정을 할 수 없었다. 또 백색실선이 표시되지 않은 추도 있었다.
속도가 느릴때는 추가 흔들려 반경측정을 정확히 할 수 없었다.
사람의 눈으로 보는 것이기 때문에 정확한 측정을 할 수 없었다. ▲ 마지막으로 그래프로 실험결과를 나타내보면 구심력 F = mrw2 이기때문에 각속도로 구심력을 나타내는 그래프를 그리면
위 그래프와 같이 그려진다.
F ∝ w2 , m1(0.15㎏) ⊂ m2(0.2㎏)
▲ 참고 도서
- 물리학의 현대적 이해 / 안세희 / 청문각
- 일반물리학 / Bueche ＆ Jerde / 청문각
- 기초물리학 / D.Halliday, R.Resnick, J.Wallker

키워드

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