[자연과학]물리학 - 포물체의 운동

포물체의 운동
실험목적
물체가 지표면에 대해 기울어진 방향으로 발사된 경우의 운동을 살펴보고, 이 물체의 운동이 발사각도에 따라 어떤 변화를 보이는지 관찰함으로써 중력에 의한 포물선운동을 이해한다.
이론
지표면 가까이에서 중력의 영향을 받는 포사체의 운동은 공기의 마찰을 무시하면 수평방향으로는 등속도운동을 하고, 수직방향ㅇ로는 등가속도운동을 한다.
크기를 무시할 수 있는 물체를 수평방향에 대해 θ만큼 기울어진 각도로 시간 t〓0에 v0의 초속도로 발사한다면 발사 후 경과시간 t에서의 수평방향 속도는 v0cosθ이고, 수직방향 속도는 vosinθ-gt이다. 여기에서 g는 중력가속도이다.
이를 이용하면 출발점 (x,y)〓(0,0)을 기준으로 할 때 수직방향의 위치는
y〓(vosinθ)t-1/2gt^2
이다. 포사체가 최고높이에 다다른 순간 t〓T에 수직방향속도가 0이 되므로
v0sinθ-gT〓0 이고, 따라서
T〓vosinθ/g이다.
따라서 최고 도달높이 y(t〓T)〓Y는 다음과 같이 주어진다.
T〓(vosinθ)^2/2g
수평방향 최고도달거리 x〓X에 도달하기까지 걸린 시간 t〓t은 포사…(생략)

1.런쳐를 빼서 기역자 모양을 보면 구멍이 두 개가 있는데 거기 두 개를 나사로 발사대를 옆에 달린 각도기의 눈금이 0으로 맞추도록하여 지면과 수평하게 고정시킨다.

2.두 개의 포토게이트를 발사대에 최대한 가까이 놓는다.

3.볼펜으로 공을 3단계 중 2단계(2번 소리)까지 집어 넣는다.

4.두 포토게이트의 사이거리를 10cm로 고정시킨다.(고정 되어 있었음)

5.구슬을 발사하여 두 포토게이트 사이를 지나가는데 걸린 시간을 측정한다. 이를 5회 반복하여 v0〓t/0.1 값의 평균을 구함.

6.각도를 10도씩 올려가며 위의 실험을 반복한다.

7.앞에서 구한 초기속도 v0 측정값을 이용하여 포물체의 이동시간 t와 수평이동거리 x를 계산하여 이를 실제 측정된 t값과 수평이동거리 x와 비교하여 본다.

8.y의 최대거리를 구할 때, g값은 우리가 측정하지 않았었으므로 t, sin, 초기속도에 관하여 식을 바꿔서 계산을 한다.