F = mv²/r을 사용하여 원운동의 구심력, 질량, 속도, 반지름을 계산하세요. 무료 온라인 물리 계산기.
구심력 계산기를 사용하면 F = mv²/r 공식을 사용하여 원형 경로를 따라 움직이는 모든 물체에 대한 힘, 질량, 속도, 반지름 간의 관계를 즉시 계산할 수 있습니다. 질량, 속도, 반지름, 구심력 중 네 가지 값 중 세 가지를 입력하면 계산기가 누락된 값을 구해주어 물리 문제, 차량 역학 또는 공학 설계를 위해 원운동을 분석할 수 있습니다.
구심력은 고전 역학에서 가장 중요하면서도 가장 오해받는 개념 중 하나입니다. 그 자체로 새로운 종류의 힘이 아니라, 오히려 어떤 물체가 원을 그리며 움직이게 하는 안쪽을 향한 알짜힘에 붙여진 이름입니다. 중력은 행성을 궤도에 유지하는 구심력을 제공하고, 장력은 줄에 매달려 돌아가는 공에 그것을 제공하며, 마찰력은 커브를 도는 자동차에 그것을 제공합니다. 모든 경우에 기본 수학—F = mv²/r—은 동일합니다.
이 계산기는 여러 상황에서 유용합니다—물리학 학생들은 원운동 문제를 풀기 위해 사용하고, 자동차 및 토목 엔지니어는 안전한 커브 경사와 속도 제한을 설계하기 위해 사용하며, 놀이기구 엔지니어는 관련 속도에서 롤러코스터 루프가 안전한지 확인하기 위해 사용하고, 천문학자는 궤도 역학을 이해하기 위해 동일한 원리(중력을 힘으로)를 사용합니다.
2kg의 물체가 반지름 1.5미터의 원을 5m/s의 속도로 움직입니다. F = mv²/r을 사용하면: F = (2 × 5²) / 1.5 = (2 × 25) / 1.5 = 33.33 N. 이것은 해당 속도와 반지름에서 물체를 원형 경로에 유지하는 데 필요한 안쪽을 향한 알짜힘입니다.
이 계산기가 생성하는 힘 값은 지정된 원운동을 유지하는 데 필요한 총 안쪽을 향한 알짜힘을 나타냅니다 — 실제 시나리오에서는 어떤 물리적 힘(또는 힘의 조합)이 실제로 그것을 제공하는지 파악해야 합니다. 결과를 참조 표와 비교할 때, 엄청난 범위에 주목하세요: 일상적인 자동차 커브와 던져진 물체는 수천 뉴턴 정도의 힘을 필요로 하지만, 행성 궤도는 천문학적 규모의 힘(마찬가지로 천문학적인 질량에 의해 가능해짐)을 포함하며, 원자 규모의 궤도는 일상적인 직관이 제시하는 것보다 훨씬 여러 자릿수 더 작은 힘을 포함합니다. 계산된 힘이 주어진 반지름과 속도에 비해 비합리적으로 크게 보인다면, 단위를 다시 확인하세요 — km/h와 미터를 혼동하거나 센티미터와 킬로그램을 혼동하는 것은 원운동 문제에서 큰 계산 오류의 흔한 원인입니다.
질량, 속도, 반지름, 구심력 중 세 가지를 입력하고 나머지 하나는 비워두세요 — 계산기가 F = mv²/r을 사용하여 누락된 값을 구합니다.
| 시나리오 | 구심력 |
|---|---|
| 고속도로 커브를 도는 자동차 | 4,500 N |
| 롤러코스터 루프 | 12,000 N |
| 올림픽 해머던지기 릴리스 | 2,200 N |
| 지구를 공전하는 달 | 1.980e+20 N |
| 수소 원자핵을 공전하는 전자 | 8.200e-8 N |