자유낙하의 가속도 운동
1. 실험목적
2. 이론 및 원리
3. 실험장치
4. 실험방법
5. 실험 결과
6. 의견 및 토의
1. 실험목적
이 실험의 목적은 Photogate를 통해서 떨어지는 Picket Fence (균등한 간격의 불투명한 밴드의 깨끗한 플라스틱 조각)을 자유낙하 운동이라 가정하고 그 낙하시간을 측정한 중력으로 인한 가속도를 구하는데에 있다.
2. 이론 및 원리
자유낙하 가속도 운동
- 지구표면 가까이에 있는 물체들은 크기와 무게는 다르지만 거의 같은 가속도를 가지고 떨어진다. 이러한 현상은 공기저항이 적은 물체들 일수록 확실하게 나타나는데 이러한 현상은 지구와 물체사이에 중력이라는 일정한 힘이 작용하여 중력 이외의 힘인 마찰력, 공기저항 등이 작용하지 않을 경우에 물체는 오직 중력이라는 일정한 힘의 영향만을 받아 운동하기 때문이다. 그 중에서도 초기속도가 0인 상태로 지상을 향해 낙하하는 물체의 운동을 자유낙하 운동이라고 한다. 지구의 중력가속도를 갖는 등가속도 운동을 하며, 떨어지는 동안의 속도는 중력가속도와 낙하시간의 곱과 같다. 낙하한 거리는 낙하시간의 제곱의 비례한다.
① 자유 낙하 운동 공식
자유낙하운동은 등가속도 운동을 하기 때문에
라는 등가속도 공식에 대입을 할 수 있다. 처음의 위치를 0으로 정한후, 연직 아래 방향을 +로 정한다. 그리고 를 대입하면 다음과 같은 식이 나온다.
v = gt……(i)
s = ½gt2……(ii)
2gh = v2……(iii)
㉠ 높이가 h인 곳에서 낙하할 때 걸린 시간 t
- (ii)에서 t에 대해 풀어주면 된다.
㉡ 높이 h인 곳에서 낙하하여 땅에 떨어지는 순간의 속력 v
- (iii)에서 v에 대해 풀어주면 된다.
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2012.02.29
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