[자연과학] 물리 실험보고서 - 포사체 운동 실험

실험 결과 보고서

1. 포사체 운동이란?

- 물체를 지표면에 대해 일정한 각도(수직은 아님)로 던진 경우의 물체의 운동을
포사체 운동이다.

2. 실험목적

- 포사체의 포물선 운동을 수직방향과 수평방향의 운동으로 나누어 분석해 보고, 이를 통 하여 위치에너지와 운동에너지의 역학적 에너지보존을 확인한다.

3. 포사체 운동 이론

- 중력을 받으며 운동하는 포사체의 운동은 공기의 마찰을 무시하면 수평방향으로는 등속운동을 하고 수직방향으로는 등가속도운동을 하며 수평방향에 대해 θ만큼 기울어진 각도로 v0의 초속도로 발사된 물체의 수평방향 속도는 이고, 수직방향의 속도이다. 여기서 따라서 출발점을 기준으로 할 때 수평방향의 위치이고, 수직방향의 위치이다. 이 때 g는 중력가속도, t는 발사 후 경과한 시간이라 놓는다. 이 때의 수평사정거리는 초기발사속도 포사체가 낙하하는 지점 에서는 수직방향의 위치가 0이므로 이 된다.
-일정한각(θ)를 가지고 초기속도(v0)로 쏘아 올려진 질량 m인 물체의 운동에서 x축방향으로는 받는 힘이 없으므로 속도의 변화가 없다. 그렇지만 -y방향으로는 중력을 받게 된다. 따라서 뉴톤의 제2법칙을 이용하여 구하자.
vx=v。xcosθ。 = const.
vx=v。sinθ。-gt
따라서 임의의 시간 t초에서의 물체의 위치를 각각 적분하여 구할수 있다.
-포사체 운동에서 위치에너지와 운동에너지의 합은 일정하므로 t 시점에서의 속도를 v, 높이를 h라 하면 다음의 에너지 보존식이 성립한다.
½mv0²=½mv²+m호=½mv0x²+mgH
구분
항목
1회
2회
조건
발사체 질량m(g)
27g
27g
발사기 강도
2단
2…

4. 실험값 및 계산

5. T-X, T-Y 그래프

6. 시간-에너지그래프

6-1) 시간-위치에너지 그래프

6-2) 시간-운동에너지 그래프

6-3)시간-역학에너지 그래프

7. 측정값 분석

248.42

9. 결론 및 분석

(1) 포사체운동이란 물체를 지표면에 대해 일정한 각도(수직은 아님)로 던진 경우의 물체의 운동을 말하며,(2) 이 때, 물체의 초기속도는 연직성분과 수평성분으로 분해할 수 있고, 중력의 영향을 받아 속도가 변하는 것은 연직성분 뿐이고 수평방향으로는 등속도 운동을 한다.(3) 포사체 운동을 하는 물체의 시간에 따른 수평좌표와 연직좌표를 구하면 각각 식 이 되는데 이를 좌표평면상에 표시하면 포물선이 된다. 즉, 포사체 운동을 하는 물체의 운동궤적은 `포물선`이 된다.