• 구심력과 구심가속도 [무선] K1.5.40-G








  • 구심력과 구심가속도 [유선] K1.5.40








  • 구심력과 구심가속도 [고 무선 구심력 실험장치] K1.5.40-GG





  • 물체의 회전운동에서 구심력, 각속도, 질량, 반경의 관계에 대해 효과적으로 학습할 수 있는 실험장치이다.
  • 힘-속도, 힘-질량, 힘-반지름 그래프 분석를 분석할 수 있다.
  • 일정한 원운동을 하는 물체의 힘, 질량, 속도, 반지름 사이의 관계 확인하기
  • 각 성분 사이의 관계와 뉴턴의 제2법칙을 이용하여 구심 가속도 설명하기
  • Vernier MBL 센서를 이용해서 정밀한 측정이 가능하다.
1) 구심력

구심력이 작용하기 위해서는 등속 운동하는 물체에 수직한 힘이 계속적으로 작용하여야 한다. 이때 작용하는 운동방향과 수직한 힘을 구심력이라고 한다.
회전 운동하는 물체의 구심력은 다음과 같다.



구심력은 물체가 원 운동하도록 운동 방향을 바꾸는 역할을 한다. 또한 구심력이 가해지면 자연적으로 구심가속도가 발생한다.



2) 구심가속도 : a

등속원운동을 하고 있는 물체에는 구심력이 작용하는데, 이때 작용하는 구심력에 의해 구심가속도가 발생하게 된다. 구심 가속도는 구심력과 같은 방향인 회전 궤도의 중심 방향으로 작용한다.
일정한 속력으로 원운동을 하고 있지만 물체의 운동 방향이 계속 바뀌기 때문에 속도가 일정하다고 볼 수 없다. 즉, 구심가속도가 존재하기 때문에 회전하는 물체의 속도가 계속해서 변하는 것이다.
가속도 식은 아래와 같이 속도 변화를 시간 변화로 나눈 형태로 나타낸다.



위의 가속도 식을 회전계에서의 식으로 정리할 수 있는데 이를 위해서는 두 가지 가정이 필요하다.
    ① 초기속도( v_o)와 나중속도(v) 사이의 각도 ∆θ는 매우 작다.
    ② 시간 변화(∆t)는 크기가 매우 작다. 가정을 바탕으로 속도의 변화를 식으로 나타내면 아래와 같이 생각할 수 있다.



속도 변화에 대한 식을 가속도 공식에 대입하면 다음 수식을 얻을 수 있다. 또한 회전계에서는 각속도(ω)의 개념을 사용하므로 이를 적용하여 식을 정리한다.



MBL 센서를 사용한 구심력과 구심가속도 실험을 통해 회전 운동하는 물체의 구심력과 각속도를 정밀하게 측정하고 구심가속도를 구할 수 있다.









  • 구심력과 구심가속도 측정 실험
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