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원운동

작성일 2009-05-02
원운동
실, 제기
1. 원운동을 하는 물체에 작용하는 원심력과 구심력에 대해 알아보자.
2. 원운동의 중심방향으로 안쪽으로 작용하는 힘과 바깥으로 작용하는 힘이 같은 경우 등속원운동을 하는 원리를 알아보자.
실험 1. 제기의 원운동
1. 제기를 실에 매달아서 머리 위에서 원을 그리게 하여 돌린다.
2. 등속 원운동을 하는 제기를 놓고 제기의 움직임을 관찰한다.
원운동원궤도를 따라 운동하고 있는 물체에는 원심력과 구심력이라는 두 가지 힘이 작용하고 있다. 구심력은 물체를 원궤도의 중심으로 끌어당기는 힘이며, 원심력은 구심력과 반대방향이며 크기는 같은 힘이다.
돌팔매질을 하려는 소년을 생각해 보자. 소년은 줄 끝에 돌을 매달아 휘휘 돌리고 있다. 이때 구심력은 소년이 돌을 매달아 잡아당기고 있는 줄을 통해 돌에 전달된다. 즉, 줄이 돌을 끌어당기고 있는 것이며, 구심력은 소년이 돌을 놓치지 않도록 붙잡고 있는 힘이다.
원운동 구심력은 원운동을 하는 모든 물체에 적용된다. 지구 둘레를 돌고 있는 달에 작용하는 구심력은 지구의 인력이며, 태양의 인력은 지구에 대해 구심력으로 작용한다. 원형 트랙을 도는 자전거에 작용하는 구심력은 트랙 바닥과 바퀴 사이의 마찰력이다. 만약 구심력이 갑자기 약해진다면 어떻게 될까? 자전거와 트랙 사이의 마찰력이 작용하지 않는다면 자전거는 원궤도를 이탈하여 궤도의 접선 방향으로 미끄러지게 된다. 비가 오는 날 자동차가 코너를 돌다 미끄러지는 사고가 자주 일어나는 것도 바로 물이 바닥과의 마찰을 줄이기 때문에 구심력이 줄어들기 때문이다. 소년이 돌을 돌리다가 갑자기 줄을 놓으면 돌은 궤도의 접선 방향으로 튕겨 나가 목표물을 맞히게 되며 이것이 돌팔매의 원리이다.

 

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신기한 헝겊 2009.05.02

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