12．等速円運動(向心力)

［目的］等速円運動している物体に働く向心力の大きさＦが、物体の質量ｍ、回転の半径ｒ、周期Ｔとどのような関係になっているかを調べる。
［準備］ガラス管(15cm)　糸　ゴム栓(各種)　 おもり(各種)　天秤　ストップウォッチ　メジャー
[操作]
　a）手の上で回転させる方法

Ａはおもり、Ｂはゴム栓		b）手より下で回転させる方法
１）ゴム栓の質量ｍを天秤ではかる。
２）回転半径ｒ、ゴム栓の質量ｍ、おもりの質量Ｍをそれぞれ変化させて回転周期Ｔを測定する。
３）それぞれの測定結果よりＦ＝ ｍr が成り立つことを確かめる。
[留意点・工夫点]
☆糸は、のびにくいテグスを用いるとよい。先端には釣り糸におもりを付ける時などに使う金具をつけると、おもりの掛け外しがしやすい。引き解け結びをすると輪が締まり、外れにくく解きやすい。
☆回転させる物体はゴム栓が安全でよい。針金などでフックをつけて細工する。穴あき硬貨は糸がくくりやすい。
☆おもりにはワッシャーやナットを使用する。同じ物を使うと天秤で１回ごとに計らなくてよい。
釣り用おもりは工作しなくてもおもりに金具が取り付けられているので準備しやすいし、重さも各種あるので重宝である。ワッシャーは、重ねやすいので重宝。
☆おもりは重い方が回転が速くて安定しやすい。
☆ゴム栓がほぼ水平面内で、一定の速さになるように回転させる。ゴム栓の回転が安定したら測定を開始する。
☆回転半径を一定に保つためにセロテープや油性マジックでガラス管のすぐ下に印を付ける。ただし回転中にガラス管とセロテープは絶対に接触させないこと。
☆ゴム栓を振り回すとき、ガラス管の先をあまり大きく振らないようにする。おもりもできるだけ動かさないようにする。
☆周期を一定にするためメトロノームを用いるとよい。
☆模造紙に半径20、30、40cmの円を描き床に敷き、円にそって回転させる方法もある。（操作ｂ）。
★ガラス管は、外径約９mmのガラス管を長さ約15cmに水平になるように切り、切口の両端はガスバーナーでなめらかにしておく。保護や安全のためにセロテープを二重に巻いたりゴム管をおおっておく。