15.11: 중력으로 인한 가속도 측정

식품 저장실 고리에 걸려 있는 커피잔을 생각해 보세요. 머그잔이 부딪히면 진동이 사라질 때까지 진자처럼 앞뒤로 진동합니다.

단진자는 점질량과 끈으로 설명할 수 있습니다. 한편, 물리 진자는 진동이 단순 진자와 유사하지만 질량이 더 넓은 영역에 분산되어 있기 때문에 끈의 점 질량으로 모델링할 수 없는 물체입니다. 물리적 진자의 동작은 회전 운동의 원리와 관성 모멘트의 개념을 사용하여 모델링할 수 있습니다. 단순진자와 물리적 진자 모두 복원력은 중력입니다. 단순 진자의 경우 중력은 진자 추의 중심에 작용하는 반면, 물리적 진자의 경우 중력은 물체의 질량 중심(CM)에 작용합니다.

단진자의 주기(T)는 길이와 중력 가속도(g)에 따라 달라집니다. 기간은 질량 및 최대 변위와 같은 다른 요인과 완전히 독립적입니다. g에 대한 T의 의존성을 고려하여 진자의 길이와 진동 주기를 정확하게 알면 중력으로 인한 가속도를 측정하는 데 사용할 수 있습니다. 중력을 결정하는 이 방법은 매우 정확할 수 있습니다.

물리 진자를 사용하여 지구 표면의 특정 위치에서 중력으로 인한 자유 낙하 가속도를 측정할 수도 있으며, 지구물리학적 탐사 중에 수천 번의 측정이 이루어졌습니다.

중력장에 있는 물체는 중력으로 인해 가속도를 경험합니다.

물리적 진자를 사용하여 중력으로 인한 가속도 값을 측정할 수 있습니다.

길이가 L이고 질량이 한쪽 끝에 매달려 있는 균일한 막대를 고려하십시오. 피봇 포인트와 로드의 질량 중심 사이의 거리는 로드 길이의 절반입니다.

막대의 회전 관성에 대한 방정식을 상기해 보십시오. 이 방정식은 질량 중심을 통해 수직 축을 중심으로 회전합니다.

평행 축 정리를 사용하여 막대의 한쪽 끝을 통과하는 수직 축에 대한 회전 관성이 결정됩니다.

물리적 진자의 기간을 상기하십시오. 양쪽을 제곱하고 피봇 포인트와 질량 중심 사이의 거리 값과 관성 모멘트를 대체하면 중력으로 인한 가속도의 공식이 결정됩니다.

막대의 길이가 1미터이고 시간이 1.64초인 경우 g 값은 초당 9.8미터 제곱으로 계산됩니다.