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등속 원운동과 구심력 실험

등록일 : 2010-04-22
갱신일 : 2011-03-29


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등속_원운동과_구심력 - 미리보기를 참고 바랍니다.
등속 원운동과 구심력 실험

1. 실험목적
1) 등속 원운동 하는 물체에 작용하는 구심력과 원심력의 방향을 말할 수 있다.
2) 등속 원운동하는 물체의 운동 방향을 말할 수 있다.
3) 원운동하는 물체에서 원운동을 일으키는 힘을 말할 수 있다.

2. 핵심개념 : 등속원운동, 구심력, 원심력

3. 주요개념 이론
○ 등속원운동
입자가 일정한 속력으로 원둘레를 회전하는 운동.
왼쪽의 그림에서 입자의 속도 벡터 는 크기는 일정하지만, 입자가 B 위치에서 C위치로 가는 동안 방향이 만큼 변하고 원의 반지름 는 만한 각도를 지나간다. 선분 OB와 OC가 속도벡터와 수직이므로 이등변삼각형 OBC와 DEF는 닮은꼴이다. 따라서 현 BC와 반지름 R의 비는 와 의 비와 같다. 가 0에 가까워지면 현 BC와 호 BC가 서로 같아지므로 위의 비율관계 를 현 대신 호로 쓸 수 있다. 입자의 길이는 속력이 일정하므로, 시간 동안 만큼 회 전했다면 호 BC의 길이는 이다. 이 값을 비율 식

에 대입하면

가 된다. 이때 가 0으로 수렴하면 이 입자의 순간가속도 가 되며, 이 가속도는 위 그림의 G에서처럼 원의 중심을 향한다. 이때의 가속도를 구심가속도 또는 가속도의 수 직(오른쪽 각도로 경로를 잡을 때) 성분이라고 한다. 또다른 가속도의 성분은 입자의 속력 이 변할 때마다 생기며 입자의 경로에 접하는 방향이 된다.

○ 구심력
물체가 운동하는 임의의 점에서 물체에 작용하는 힘을 궤도의 접선방향과 곡률의 중심방 향으로 나누었을 때, 곡률의 중심방향으로 작용하는 힘. 향심력(向心力)이라고도 한다. 구 심력은 물체의 속도 방향을 항상 바꾸어 직선 운동에서 중심(고정점) 주위로의 회전운동 이 되게 한다. 반지름 인 원둘레 위를 질량 인 물체가 각속도 로 회전할 때의 구심력 는 원 중심을 …(생략)

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