일반물리학 실험 - 포사체 운동 실험
1. 이 론
중력을 받으며 운동하는 포사체의 운동을 공기의 마찰을 무시하면 수평방향으로는 등속 운동을 하고 수직방향으로는 등가속도 운동을 한다. 수평방향에 대해 만큼 기울어진 각도로 v0 의 초 속도로 발사된 물체의 수평 방향 속도는 v0 cos이고, 수직방향의 속도는 v0 sin-gt 이다. 여 기에서 g 는 중력가속도, t 는 발사 후 경과한 시간이다.
출발점 y = 0을 기준으로 할 때 수직방향의 위치는 y = v0 sint - ½gt²이다. 포사체가 최 고 높이 y 에 이르는 순간 t 에는 수직방향의 속도가 0이 되므로 v0 sin-gt = 0, t = v0 sin/g 이다. 따라서 최고 도달 높이 y 는 다음과 같다.
y = (v0 sin)²/2g
수평방향의 최고도달 거리 에 도달하기 위하여걸린 시간은 포사체가 최고점에 올라 갔다가 다 시 y = 0 에 도달한 시간이므로, 시간 t = 2v0 sin/g 이다. 따라서 최고도달 거리 는 다음과 같다.
= v0²sin2/g
초기속도 v0를 실험적으로 결정하려면 탁자 위에서 발사총(론처)을 수평으로 두고 공을 쏘아 바닥에 떨어뜨린다. 이때 공의 수평 이동거리는 v0t 이고, 수직 이동거리 y = ½gt²에서 t = 이므로 두값을 재면 초속도가 v0 = 로 결정된다.
2.실험방법
A. 초속도 측정
1 .런쳐를 지면과 수평으로 맞추어 놓는다. 이때 런쳐 옆에 달린 각도기에 눈금이 0으로 맞춘다.
2. 포토게이트 타이머를 gate모드로 맞춘다.
3. 포물체를 발사하여 포물체가 포토게이트를 지나는 데 걸린 시간 t를 측정한다.
4. 3번 반복하여 평균 t값을 구한 후 포물체의 지름 R을 측정하여 초속도를 구한다.
B. 수평 이동거리 측정
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2014.01.20
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