[자연과학] 물리실험보고서 - 포물선운동(Projectile motion)

물리실험보고서 1. 실험 - Projectile motion 2. 실험목표 중력장 안에서, 모든 물체의 운동은 중력의 영향을 받게 된다. 포물선 운동을 하는 물체의 움직임을 지면과 이루는 각도를 변화시키면서, 날아가는 공의 움직임을 자세히 분석하여 초기 속력을 변화시키면서 수직, 수평 방향으로 분해하여 분석하여 보고, 역학적 에너지 보존 법칙을 확인해 본다. 3. 이론적 배경 중력장 내에서 포물선 운동을 하는 물체가 2차원 운동을 할 동안, 물체의 속도벡터와 위치는 계속해서 변화한다. 하지만 물체의 가속도 벡터는 항상 일정하고 아래 직각방향으로 작용한다. 이러한 특징은 이차원 운동을 포함한 문제를 하나의 차원 운동으로 바꾸어서 풀게 해 준다. 첫 번째 차원은 수직방향 운동이고, 다른 하나의 차원은 수평방향의 운동이다. 그러므로, 물체의 운동 방정식은 다음과 같이 다른 모습으로 쓰일 수 있다. 수평방향 : , 수직방향 : 따라서 위의 운동방정식으로부터 속도 의 수평성분과 수직성분을 계산할 수 있다. 의 수평성분 : 의 수직성분 : 이렇게 구해진 속도의 각 성분들을 적분함으로써, 각 방향의 변위를 구할 수 있다. 구해진 두 식 중에서 방향 변위 식을 에 관해 정리해서 방향 변위 식에 대입하여 를 소거하면 와 의 관계식을 구할 수 있다. 그리고 이 물체가 공중에 떠 있는 시간은 으로 두었을 때 구해지는 값이다. 이렇게 구한 를 에 대입하면 수평도달거리 를 구할 수 있다. 4. 장비 및 실험과정 장비 - projectile motion launcher, clamp, I-CA System, Plastic ball 실험과정 - 런치를 클램프와 함께 책상에 고정시킨다. - 스크린을 내리고 I-CA 시스템을 설치한다. - 50cm 짜리 스탠다드 바를 클램프 앞에 설치한다. - I-CA 시스템을 통해 스탠다드바 위치를 파악하고, 좌표계를 설정한다. - 클램프의 각도를 설정하고 공을 발사한다. - 발사한 공의 자취를 I-…
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