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실험결과/물리

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설명

_SLIDE_1_
5장. 원운동과 만유인력의 법칙
5.1 속력이 변하지 않는 원운동

5.2 속력이 변하는 원운동

5.3 뉴턴의 만유인력의 법칙

5.4 지표면에서 중력

5.5 인공위성의 운동

5.6 관성력

5.7 무중력상태

5.8 케플러의 법칙

_SLIDE_2_
5.1 속력이 변하지 않는 원운동
등속 원운동

원형경로에서 속력이 일정한 운동
운동의 방향은 계속적으로 alteration(변화) 한다
가속도 운동
_SLIDE_3_
구심 가속도 (Centripetal Acceleration)
물체가 원형 도로에서 일정한 선속력 v로 이동하고 있다. 물체가 일정한 선속력으로 움직이고 있지만 여전히 가속도를 가지고 있다.
속도의 크기는 일정하지만 방향이 바뀌므로 가속도가 존재한다! 이런 경우 가속도 벡터는 원형 도로에서 수직이며 항상 원의 중심으로 향한다.

_SLIDE_4_
등속 원운동에서 변수들
주기: T(단위;s)
원둘레를 한 번 회전하는데 걸리는 시간
진동수:f(단위;Hz)
단위시간(1s) 동안 회전하는 회전수
구심 가속도를 일으키는 힘(Forces Causing Centripetal Acceleration)
물체가 구심 가속도를 갖기 위해서는 그 물체에
힘이 작용해야만 한다.
_SLIDE_5_
겉보기 힘(Fictitious Forces)
어렸을 때 회전 목마를 타면‘중심에서 이탈하는’힘과 같은 어떤 느낌을 경험했다. 실제로 이와 같은 원심력은 가상적인 힘이다.
사실 탑승자는 손과 팔근육으로 그의 몸에 구심력을 가한다. 또한 더 작은 구심력이 다리와 플랫폼 사이에 정지 마찰력에 의해서 작용하고 있다.
만약 탑승자가 손잡이를 놓치면, 그는 지름 방향으로 날아가지 않고 난간을 놓친 지점에서의 접선 방향으로 똑바로 날아가 버릴 것이다.
_SLIDE_6_
끈에 매달려 등속 원운동하는 물체
예제 5.1

질량이 0.15kg인 공이 줄에 매달려…(skip) 반지름이 0.60m인 수평원을 그리며 등속 원운동을 하고 있다. 이 공은 1s 에 2.0회전을 한다.
주기는 얼마인가
속력은 얼마인가
구심가속도는 얼마인가
_SLIDE_7_
한 자동차가 그림처럼 반지름 50.0 m인 수평 원형 도로 위를 일정한 속력 13.4 m/s로 이동하고 있다. 자동차가 미끄러지지 않고 도로 위를 회전하여 이동할 수 있게 하기 위한 타이어와 도로 사이에 작용하는 최소 정지 마찰 계수 μs를 구하라.
구심력과 안전운전
예제 5.2

풀이
_SLIDE_8_
데이토나 국제 자동차 경주장의 경로는 4층 높이로 31.0°기울기의 제방에 반지름이 316 m의 곡선 도로로 되어 있는 것이 특징이다. 만약 자동차가 너무 천천히 지나가면 반환 지점의 비탈에서 미끄러져 내려가고, 너무 빠르면 비탈을 미끄러져 올라간다. (a) 자동차가 비탈을 미끄러져 내려가지도 올라가지도 않도록 경사진 곡선 도로에서의 구심 가속도(마찰 무시). (b) 경사각.
경사진 커브길을 도는 자동차

풀이
구심가속도를 구하면
_SLIDE_9_
5.2 속력이 변하는 원운동
이런 경우 가속도는 두 가지 성분(成分)을 갖는다.
지름성분(成分)(중심방향); 구심가속도
접선성분(成分) ; 접선기속도
_SLIDE_10_
자동차 그랑프리 대회에 참가한 경주차가 정지상태에서 출발하여 반지름이 500m인 원형 트랙을 돌면서 10.5s동안 에 속력이 32m/s까지 일정하게 가속되고 있으며, 접선가속도가 일정하다고 한다.
접선가속도는 얼마인가
속력이 32m/s일 때 구심가속도는 얼마인가
자동차 그랑프리 대회
예제 5.3

풀이
_SLIDE_11_
5.3 뉴턴의 만유인력의 법칙 (Newtonian Gravitation)
만유인력의 법칙:
질량이 m1과 m2인 두 물체가 거리 r만큼 떨어져 있다면, 중력 F는 둘을 연결하는 선을 따라 작용하고 크기는 다음과 같이 주어진다.
구형의 물체가 구 밖의 한 입자에 작용하는 중력은 구 전체 질량이 그 중심에 집중

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