[A+] 일반물리실험1 6. 롤러코스터실험 결과리포트

소개글

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목차

1. 실험 목적
2. 실험에 사용되는 이론
3. 실험 준비물
4. 실험 결과
5. 실험 의의

본문내용

1. 실험 목적
롤러코스터처럼 수직으로 한바퀴 회전하는 운동에 필요한 조건을 이해한다.

2. 예비 보고서: 핵심물리학 5.3장의 보기문제 5.7을 자기의 말로 풀어서 정리한다.

문제: 캘리포니아 발렌시아에 있는 롤러코스터 ‘거대한 미국 롤러코스트’(Great American Revolution)에는 반지름이 6.3m인 원형 트랙이 설치되어 있다. 롤러코스터 차가 원형 트랙의 꼭대기에서 떨어지지 않으려면 차의 속력은 최소 얼마이어야 하는가?

먼저, 원형 롤러코스터에서의 운동을 분석하기 위해 A, B, C, D, P, Q, R, R’을 잡을 수 있다. (롤러코스터의 질량은 m이라 하자.) A부분에서는 연직 아래 방향으로 중력이 작용하고 원의 중심 방향으로 수직 항력이 작용한다. 중력과 수직항력의 알짜힘 (NA-mg) 이 구심력 역할을 함으로써 원운동을 할 수 있다. B에서는 왼쪽 방향으로 작용하는 수직항력 NB가 원운동을 유지할 수 있게 해준다. 아랫방향으로 작용하는 중력 mg가 물체의 운동방향과 반대로 작용하므로 속도는 점점 줄어듬을 알 수 있다. C부분에서는 중력과 수직항력이 모두 아랫방향으로 작용하는데, 이에 대해서는 나중에 더 후술하겠다. D부분에서는 수직항력 ND가 원운동을 할 수 있게 해주며, 중력과 물체의 운동방향이 같기 때문에 속도가 증가함을 알 수 있다. P부분 은, 힘 NP mgsinθ가 구심력으로 작용하여 원운동을 할 수 있게 해주며, mgcosθ 라는 힘이  와 반대로 작용하므로 속력이 점점 줄어듦을 알 수 있다. Q부분은, 힘 NQ+mgsinθ가 구심력으로 작용하여 원운동을 할 수 있게 해주며, mgcosθ라는 힘이 물체의 운동방향과 반대로 작용한다. 그런데, P부분과는 다르게 궤도의 아랫방향으로 작용하는 힘이 없어(열차가 궤도를 누르는 힘) NQ=0임을 알 수 있다.

참고 자료

없음