물리 실험 보고서 - 포물체의 운동
1. 실험목적
물체가 각도를 가지고 발사된 경우의 운동을 살펴보고 이 물체의 운동이 각도에 따라 어떤 변화를 보이는지 관찰한 다음 중력을 받아 포물선 운동을 하는 포사체의 운동을 이해한다.
2. 이론
중력을 받으며 운동하는 포사체의 운동을 공기의 마찰을 무시하면 수평방향으로는 등속 운동을 하고 수직방향으로는 등가속도 운동을 한다. 수평방향에 대해 만큼 기울어진 각도로 이고, 수직방향의 속도는 이다. 여기에서 는 중력가속도, 는 발사 후 경과한 시간이다. 출발점 을 기준으로 할 때 수직방향의 위치는 이다. 포사체가 최고 높이 에 이르는 순간 에는 수직방향의 속도가 이 되므로 , 이다. 따라서 최고도달 높이 는 다음과 같다.
수평방향의 최고도달 거리 에 도달하기 위하여 걸린 시간은 포사체가 최고점에 올라갔다가 다시 에 도달한 시간이므로, 시간 이다. 따라서 최고도달 거리 는 다음과 같다.
초가속도 를 실험적으로 결정하려면 탁자 위에서 발사총(론처)을 수평으로 두고 공을 쏘아 바닥에 떨어뜨린다. 이때 공의 수평 이동거리는 이고, 수직 이동거리 에서 이므로 두 값을 재면 초기속도가 로 결정된다.
3. 실험방법
A. 초속도 측정
➀ 론처를 지면과 수평으로 맞추어 놓는다. 이때 론처 옆에 달린 각도기에 눈금이 0으로 맞추어진 것을 확인한다.
➁ 포토게이트 타이머를 gate 모드로 맞춘다.
➂ 포물체를 발사하여 포물체가 포토게이트를 지나는 데 걸린 시간 를 측정한다.
➃ 3번 반복하여 평균 값을 구한 후 포물체의 지름 R을 측정하여 초속도를 구한다.
B. 수평 이동거리 측정
➀ 론처를 지면과 로 맞추어 놓는다.
➁ 포토게이트를 론처에 하나를 설치하고, 충격을 가하면 작동을 하는 포토타이머 플레이트를 떨어질 위치에 놓는다.
➂ 포토타이머를 pulse에 모드에 놓고 론처를 발사한다.
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2013.04.03
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