이 실험 소개
속도에는 방향도 포함되므로 속력이 일정해도 물체는 가속할 수 있습니다. 원형 경로에 질량을 놓고 안쪽을 가리키는 힘 화살표와 접선 방향의 속도 화살표를 살펴보세요. 각속도, 질량, 반지름을 바꾸면서 필요한 구심력을 비교해 보세요.
학습 목표
- 다른 변수를 일정하게 유지하면서 각속도가 접선 속력에 미치는 영향을 알아보세요.
- 그래프와 수치 판독값을 사용해 예측을 검증하세요.
- 물리적 가정과 이 모델이 더 이상 적용되지 않는 조건을 설명하세요.
사용 방법
- 1질량을 1 kg, 반지름을 2 m, 각속도를 2 rad/s로 설정하세요. 8 N이 되는지 확인하세요.
- 2곡선을 저장하고 각속도를 고정한 채 반지름을 두 배로 늘리세요. 힘을 비교해 보세요.
- 3각속도를 두 배로 늘리세요. 힘이 네 배로 증가하는 이유는 무엇일까요?
- 4시간을 스크럽하여 원을 따라 이동하세요. 힘은 안쪽을 향하고 속도는 접선 방향을 유지하는지 확인하세요.
모델
가정
- 경로는 반지름과 각속도가 일정한 원형입니다. 힘 표시값은 필요한 안쪽 방향의 알짜힘입니다.
- 도표는 반지름을 비례에 따라 조정하고, 방향을 도식적인 화살표로 나타냅니다. 힘을 제공하는 메커니즘은 모델링하지 않습니다.
수업에서 해 보기
- Q1여기서는 반지름이 커질수록 힘도 커지는데, F = mv²/r에 따르면 왜 힘이 작아지나요?
- Q2안쪽으로 향하는 힘을 제거하면 운동은 어떻게 되나요?
자주 묻는 질문
구심력은 별도의 종류의 힘인가요?
아니요. 안쪽 방향 알짜힘을 가리키는 이름입니다. 장력, 중력, 마찰력 또는 다른 상호작용이 이 힘을 제공할 수 있습니다.
각속도가 0이면 어떻게 되나요?
물체는 정지해 있습니다. 속력, 가속도, 힘, 진동수는 모두 0이며, 주기는 무한대입니다.