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저작시기 : 2024년 2월
본문내용
목적
구슬 롤러코스터로 수직으로 한바퀴 회전하는 운동을 구현해보고, 필요한 조건을 이해한다.
예비 보고서: 핵심물리학 4판의 예제 5.7을 자기의 말로 풀어서 정리한다.
-차가 궤도에 머물기 위해서 차와 궤도 사이에 수직항력이 존재해야 한다. 차에는 중력과 궤도가 작용하는 수직항력이 작용한다. 궤도 꼭대기에서는 두 개의 힘이 모두 아래 방향을 향한다. 수직항력을 n, 중력을 mg라 하면 원형 트랙의 꼭대기에서 원운동 하므로 가속도는 중심을 향하는 아래 방향으로 수직항력과 중력의 방향과 같다. 원운동 할 때 가속도 a=v^(2)/r이라 하면 n+mg=mv^(2)/r이다. v를 구하면 이다. 차가 궤도와 접촉을 유지할 수 있는 최소 속력은 수직항력 n=0으로 원형 트랙의 꼭대기일 때이다. 즉 중력의 크기가 mv^(2)/r와 같아야 한다. 따라서 이다.
1. 내리막과 오르막
(1) 레일을 조립해서 아래와 같은 내리막과 오르막으로 이루어진 롤러코스터를 만든다.
레일을 고정하는 집게는 아래와 같은 방법으로 조립한다. (주의 사항: 집게를 금속 기둥에 고정할 때는 금속 기둥의 끝에서부터 끼운 후 원하는 위치로 이동하도록 한다)
(2) 높이 h1에서 쇠구슬을 굴렸을 때 바닥에서의 속력(v)과 최종 높이 h2를 예측해보라. (이하 생략)
참고문헌
없음
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