목차
1. 실험 목적과 이론 및 예비 보고서
(1) 실험 목적
(2) 실험 기구
(3) 이론 및 예비 보고서
2. 회전속도 측정하기
(1) 관성실험장치의 회전 방향을 설정한 후, 속도조절기를 천천히 돌려 일정한 회전속도를 얻는다. 이 회전속도를 정확하게 측정하는 방법을 고안해보라. 포토게이트와 디지털 타이머를 사용가능하다.
(2) 측정한 회전속도를 다음의 단위로 각각 나타내보라.
3. 직선 경사로와 원심력
(1) 아래와 같이 직선 경사로 위에 쇠구슬 1개를 올려놓는다. 회전속도를 점점 크게 하면, 쇠구슬이 어떻게 움직일지 예측해보라. 쇠구슬이 경사면의 중간 부분에서 머무르도록 할 수 있을까?
(2) 실제로 실험을 하여 위의 예측이 맞는지 확인해보라. 쇠구슬이 왜 이렇게 움직일 수 밖에 없는지 설명해보라.
(3) 쇠구슬이 원의 바깥쪽으로 밀려나가기 시작하는 순간의 각속도를 측정하고 이론적인 예측과 맞는지 확인하라.
(4) 쇠구슬이 원의 바깥쪽으로 밀려나간 상태에서 회전속도를 천천히 줄여가며 다시 원의 중심쪽으로 돌아오는 순간의 각속도를 측정하라. (3)에서 얻은 각속도와 차이가 나는 이유는 무엇인가?
4. 곡선 경사로와 원심력
(1) 아래와 같이 곡선 경사로 위에 쇠구슬 1개를 올려놓는다. 회전속도를 점점 크게 하면 쇠구슬이 어떻게 움직일지 예측해보라. 쇠구슬이 경사면의 중간 부분에서 머무르도록 할 수 있을까?
(2) 쇠구슬의 회전 반지름 R을 변화시켜가며 그 때마다 회전속도를 예측해보고, 실제 측정한 회전속도와 비교해보라.
(3) 쇠구슬의 위치(R)로부터 원판의 회전속도 w를 예측할 수 있다면, 여러분은 아주 효과적인 회전속도 측정기를 갖고 있는 셈이다.
5. 마찰력 측정하기
(1) 회전 원판 위에 지우개를 올려놓고, 원판을 느리게 회전시킨다. 지우개가 원판 바깥으로 밀려가지 않는 이유는 무엇인가?
(2) 원판의 회전속도를 점점 크게 하면, 지우개는 어떻게 되는가? 이 실험으로부터 지우개와 원판 사이의 마찰계수를 구해보라. 단, 원판의 회전속도를 측정하기 위해서 앞의 포토게이트/디지털 타이머를 사용하지 말고, 곡면 경사로에 놓인 쇠구슬의 위치로부터 회전속도를 구하도록 하자.
(3) 선택 문제: 실험에 사용하는 지우개의 크기나 모양을 달리하면 마찰계수 측정값이 어떻게 달라질지 예상해보라.
6. 실험 중 떠오른 의문들을 적어보고, 조원들과 함께 해결해보라.
본문내용
1. 실험 목적과 이론 및 예비 보고서
(1) 실험 목적
원심력이 생기는 이유와 원심력의 크기를 결정하는 요소를 이해한다.
(2) 실험 기구
관성실험 set(회전원판, 경사로, 쇠구슬 2종), 지우개 1개, 포토게이트 2개 1조, 디지털 타이머 1개
<중 략>
2. 회전속도 측정하기
(1) 관성실험장치의 회전 방향을 설정한 후, 속도조절기를 천천히 돌려 일정한 회전속도를 얻는다. 이 회전속도를 정확하게 측정하는 방법을 고안해보라. 포토게이트와 디지털 타이머를 사용가능하다.
속도기 한 쪽에 메모지를 부탁시킨다. 이후 속도 조절기를 천천히 돌려 회전시킨다. 포토게이트를 통해 반 바퀴 회전하는 동안 걸린 시간을 측정한다. 반 바퀴/걸린 시간을 계산한다면 회전속도와 각속도를 정확하게 측정할 수 있다.
(2) 측정한 회전속도를 다음의 단위로 각각 나타내보라.
초당 회전수: {0.5rev} over {0.2376sec} =2.1`rev/sec
각속도: {2.1`rev} over {1sec} TIMES {2 pi `rad} over {1rev} =4.2 pi `rad/s
3. 직선 경사로와 원심력
(1) 아래와 같이 직선 경사로 위에 쇠구슬 1개를 올려놓는다. 회전속도를 점점 크게 하면, 쇠구슬이 어떻게 움직일지 예측해보라. 쇠구슬이 경사면의 중간 부분에서 머무르도록 할 수 있을까?
머무를 수 있다고 생각한다. 관성력과 구심력이 같아지는 순간에 쇠구슬이 경사면의 중간 부분에 머무를 수 있다고 생각한다.
(2) 실제로 실험을 하여 위의 예측이 맞는지 확인해보라. 쇠구슬이 왜 이렇게 움직일 수 밖에 없는지 설명해보라.
예측과 달리 쇠구슬은 중간 부분에 위치할 수 없었다.
쇠구슬이 위치할 수 있는 곳은 가장 아래 부분 또는 일정 회전속도가 작용하는 레일의 가장 윗부분에 위치하였다.
출처 : 해피캠퍼스
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