역학 실험 (결과)보고서
실험1
1. 제목 : 탄동진자
2. 목적 : 탄동진자에 의하여 탄환의 속도를 구하고 운동량 보존법칙의 성립을 확인한다.
3. 기본 이론 :
-질량 M인 탄동진자에 속도 , 질량 m인 탄환을 수평방향으로 쏘면, 충돌 전의 탄환의 운동량은 충돌 후의 진자(질량 M+m)의 운동량과 같다. 즉, 충돌 전후에 운동량이 보존된다.
-충돌 후의 진자(질량 M+m)가 속도 를 얻어 흔들려 진자의 무게중심의 높이 변화 h가 최대가 되었을 때에는 그 운동 에너지는 완전히 위치 에너지로 변하게 될 것이므로(공기저항이 작용하지 않는다면) 와 는 다음과 같은 관계를 갖는다.
-두 식을 이용하면 아래 식을 얻을 수 있다.
-진자의 높이가 가장 낮을 때를 기준으로 기준으로부터 진자가 기운 정도를 라 하면 이다. 은 진자를 매단 실 위 끝에서부터 진자의 무게중심까지의 거리이다.
-발사체의 초기속도를 구하기 위해 수평으로 투사한다. 낙하 거리를 H, 수평이동거리를 D라하면 , 로부터 다음식이 유도된다.
4. 실험방법 :
1. 탄동진자를 테이블의 가장자리로 위치시키고 진자가 충분히 연직방향인가를 확인한다. 각도 지시침을 진지와 접촉시켰을 때 지시침이 0을 가리키도록 한다.
2. 발사체를 조절하여 진자의 끝과 발사체의 끝이 겨우 맞닿도록 조절한 후 조임 나사를 조인다.
3. 장전손잡이를 이용하여 발사체의 세기를 1단으로 조정한 후 탄환을 조심스레 발사체 안으로 넣는다.
4. 진자와 발사체가 맞닿는가를 확인하고 각도 지시침을 0으로 조절한다.
5. 방아쇠를 살짝 들어 올려 탄환을 발사 시키고, 진자의 최고 높이 각도를 읽어 기록한다.
6. 이 과정을 5번 반복하여 기록하고, 발사체의 세기를 변화하면서 같은 방법으로 실험한다.
7. 저울을 사용하여 실험에 사용한 탄환의 질량과 진자의 질량을 구한다.
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2012.02.29
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