물리학 및 실험 - 포물체 운동

▣ 제 목
- 포물체의 운동
▣ 목 적
- 포사체1)가 지표면과 수평한 방향을 기준으로 어느 정도의 각도를 가진 상태에서 발사된 경우의 물체의 운동을 살펴보고, 이 포사체가 각도에 따라 어떻게 운동을 하는지 관찰함으로써 중력을 받는 포사체가 어떻게 포물선 운동을 하는지 이해한다.

▣ 이 론
- 포물체 운동을 하는 물체는 오른쪽 그림과 같이 운동
한다고 볼 수 있다. 또한 물체가 움직이는 궤적에서 작
용하는 힘을 수평 수직방향으로 분해해서 생각할 수
있다. 오른쪽 그림에서의 빨간색화살표가 힘을 수직
수평방향으로 분해한 것을 도식화한 것이다.
물체가 포물선 운동을 하면, 수평 수직 방향으로 운
동속도가 존재한다. 여기서 공기의 마찰이 작용하지 않
는다는 가정을 하면 수평방향으로는 등속도운동2)을 하고
수직방향으로는 중력가속도만 받아 등가속도운동3)을 한
다.
물체를 수평방향에 대해서 만큼의 각도로 시간 t=0에
서 의 속도로 발사시킨다면, 발사시킨 후 물체가 지면
에 도달하기 전까지의 물체에 작용하는 수평방향 속도는
이고, 수직방향 속도는 [g : 중력가속도]을 가지게 되며, 중력에 의해 시간이 지남에 따라 속도가 점차 줄어들게 되고, 위쪽을 향하던 방향도 아래쪽으로 바뀌게 된다.
위 두 식을 이용하여 물체의 출발점을 원점 (0,0)으로 잡고, x축(지표면과 수평한 방향 : 오른쪽 (+))과 y축(지 표면과 수직한 방향 : 위쪽 (+))으로 이동한 거리를 구하면, 공기의 마찰이 작용하지 않으므로 x축으로 이동한 거리 는 가 되고, y축으로 이동한 거리는 [t=0일때의 속도가 0이므로 적분상수는 0]이 된다.
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[hwp/pdf]물리학 및 실험 - 포물체 운동