중력을 받아 포물선 운동하는 포사체의 운동을 수평방향과 수직방향이 운동으로 나누어서 다루고 위치에너지와 운동에너지의 보존을 이해한다. 공의 초속도를 측정하고 공이 날라가는 거리와 발사될 때의 각도의 관계를 알아본다. 마지막으로 직선으로 쏘아 올려진 공이
운동에너지가 위치에너지로 변화하는 것을 설명해본다.
3. 관련 이론
물체가 지면에 대해 의 각도로 초속도 은 수평 성분과 수직 성분으로 직교 분해해 보 면 수평 방향으로는 물체의 방향과 작용하는 힘의 방향이 서로 수직이므로 물체의 속력은 변하지 않고 방향만 변하게 된다. 수직 방향으로는 중력에 의해 방향은 변하지 않고 속력 만 변하게 된다.
x방향의 속도와 위치는
y방향의 속도와 위치는
각각의 식들을 연립해서 아래의 계산식을 구할 수 있다.
그리고 위의 거리 식에서 이므로, 물체를 의 각도로 던졌을 때와 로 던졌을 때의 수평 도달 거리는 같습니다. 즉, 30°로 던졌을 때 최대 높이는 다르지만 수평 도달 거리는 같습니다.
4. 실험 방법
A. 초속도 측정
① 런처를 지면과 수평으로 맞추어 놓는다. 이때 런처 옆에 달린 각도기에 눈금이 0으로 맞추어진 것을 확인한다.
② 포토게이트 타이머를 pulse모드로 맞춘다.
③ 포물체를 발사하여 포물체가 두 개의 포토게이트 헤드 사이를 지나가는 데 걸린 시간 를 측정한다.
④ 5회 반복하여 평균 t값을 구한 후 포토게이트 헤드 사이의 거리 을 측정하여 초속도 를 구한다.
B. 수평 이동거리 측정
① 론처를 지면과 로 맞추어 놓는다.
② 포토게이트를 런처에 하나를 설치하고, 충격을 가하면 작동을 하는 포토타이머 플레이 트를 떨어질 위치에 놓는다.
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2012.02.29
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