[자연과학]물리시험보고서 - 포물체의 운동

실험 결과 보고서
실험 목적
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.
이론
중력을 받으며 운동하는 포사체의 운동을 공기의 마찰을 무시하면 수평방향으로는 등속 운동을 하고 수직방향으로는 등가속도 운동을 한다. 수평방향에 대해 만큼 기울어진 각도로 발사된 물체의 수평방향속도는 이고, 수직방향의 속도는 이다. 여기에서 는 중력가속도, 는 발사 후 경과한 시간이다.
출발점 을 기준으로 할 때 수직방향의 위치는 이다. 포사체가 최고 높이 에 이르는 순간에는 수직방향의 속도가 0이 되므로 , 이다. 따라서 최고도달 높이 는 다음과 같다.
수평방향의 최고도달 거리 은
이고, 에 도달하기 위하여 걸린 시간 는 포사체가 최고점에 올라갔다가 다시 에 도달한 시간이므로, 이다. 따라서 최고도달 거리 은 다음과 같다.
초기속도 를 실험적으로 결정하려면 포토게이트를 gate 모드에 놓은 채로 탁자 위에서 론처를 수평으로 두고 공을 쏜다. 이때 공의 지름을 이라 하고, 측정 시간을 라 하면, 초기속도는 로 측정할 수 있다.
실험 방법

(1) 제일 처음 해야 할 것은 구슬의 지름을 재는 일이다. 초속도 를 재는데 필요한 작업이다.

(2) 론쳐를 실험대에 고정시키고, 포토게이트를 gate 모드로 놓는다. 론쳐의 기울기를 (지면과 수평)에 놓고 발사하여 측정값으로 초속도 를 구한다.

(3) 포토게이트를 pulse 모드로 바꾸어 놓고 10~70(+10씩)기울기로 구슬을 쏘아 플레이트까지 날아간 시간과 날아간 거리를 각각 3회씩 측정한다. 또 42°~47°에는 1씩 차이를 두고 위와 같은 실험을 실시하여 최대도달 각도를 알아본다.

2. 실험 결과

A. 초속도 측정

…

B. 수평 이동거리 측정 (단위=, 단위=)

C. 최대 수평 이동거리와 발사각 측정