[자연과학] 일반물리학 실험 - 동영상 장비를 이용한 포사체 운동

동영상 장비를 이용한 포사체 운동
[1] 실험 목적
포사체의 포물선 운동을 수직방향과 수평방향의 운동으로 나누어 분석해 보고, 이를 통하여 위치에너지와 운동에너지의 역학적 에너지보존을 확인한다.

[2] 실험 기구
I-CA system, 스크린, 발사장치 및 형광구, 발사장치 고정용 클램프
▲ 장치 모형
[3]실험 이론
그림 1 처음속도 로 원점을 떠나는 포물체의 포물선 경로

포물체가 시간 에서 속도로 원점 에서 벗어난다고 가정하면,
속도 가 축과 의 각을 이루면, 이 각 를 투사각이라 한다.
여기서 코사인과 사인함수의 정의에 의해 처음의 속도의 와 성분은 다음과 같다.



성분인 , 에 의해 포사체의 수평거리는 다음과 같다.

(1.1)
성분인 , 임을 이용하여 포사체의 수직거리는 다음과 같다.

(1.2)

그런 다음 을 대입하면
(1.3) 을 얻는다.
포물체 운동은 등가속도 2차원 운동의 특별한 경우이므로, 방향으로의 가속도가 0이고 방향으로 인 운동으로 다룰 수 있다.

따라서 포물체 운동을 분석할 때 이를 수평방향 등속운동과 수직방향 자유낙하 운동의 중첩으로 간주할 수 있다. 포물체 운동의 …