일반물리학실험 - 포물체의 운동

포물체의 운동

[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.

[실험이론]
포물체란 지상의 대기 중으로 던진 물체를 말한다. 공기의 저항을 무시할 경우 이 물체는 수평방향으로는 힘을 받지 않고 수직방향으로는 중력의 영향을 받기 때문에 포물선 운동을 한다. 그러므로 여기서 g를 중력가속도, t를 발사 후 경과한 시간으로 놓고 이 물체의 운동을 살펴보았을 때 수평방향으로는 의 등속운동을 하고, 수직방향으로는 의 등가속도 운동을 한다는 것을 알 수 있다.
이 포물체의 지상으로 부터의 높이를 식으로 나타내자면 이 될 수 있다. t초 후의 물체의 위치를 알아보면 수평 방향으로는 t이고 수직방향으로는
임을 알 수 있다. 포물체가 최고 높이에 다다르는 순간 수직방향속도는 0이 된다. 이 원리를 이용하여 최고 도달 높이를 구하고자 했을 때 가 됨을 알 수 있다. 따라서 최고 도달 높이y는 가 된다.
다음으로 수평방향 최고도달 거리를 구하고자 했을 때에는 걸린 시간을 이용해서 알아낼 수 있다. 포사체가 최고점에 올라갔다가 다시 원점으로 내려오는 시간은 최고점에 도달한 시간의 2배임을 이용하는 것이다. 수평방향 위치 공식 t 에다가 를 대입하면 의 식이 나온다. 이 식이 바로 수평방향의 최고도달 거리 식이다.
마지막으로 초기속도 를 결정하는 것에 대해서 알아보자. 이 실험은 탁자 위에서 론처를 수평방향으로 두고 공을 쏘면 된다. 이때 공의 수평 이동거리를 구할때에는 의 식을, 수직 이동거리는 에서 이므로 en 값을 채면 초기 속도가 로 결정되는 것을 알 수 있다. 이 식을 이용하여 초기속도 를 구하면 된다.

[실험방법]

A.초속도 측정
1) 론처를 지면에 수평으로 맞추어 놓는다. 이때 론처 옆에 달린 각도기에 눈금이 0으로 맞추어진 것을 확인한다.
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