[물리학실험 레포트 보고서] 예비 보고서 - 투사체 운동

실험 4. 투사체 운동
실험 목표
두 개의 포토게이트와 컴퓨터 소프트웨어를 이용하여 공의 속도를 측정한다.
2차원 운동의 개념으로 투사체의 충돌지점을 예측한다.
몇 번의 속도 측정 결과의 차이에 따른 충돌예상 지점을 계산한다.
속도 측정 과정에서 각각의 시도에 따른 차이점을 고려한다.
☞ 투사체가 운동하는데 어떤 요소들이 영향을 끼치는지 알아본다.
☞ 실험에서 얻은 정보가 물리지식과 일치하는지 알아본다.
실험 기구
기본 설정: LabPro(인터페이스), LoggerPro(프로그램)
센 서: 포토게이트(photo gate)
기타 기구: 경사판, 쇠구슬, 1m자, 테이프, 스텐드, 모눈종이, 먹지
실험 방법

1. 경사판을 책상에 고정시켜 공이 경사판을 굴러, 책상의 끝에서 떨어질 수 있도록 그림과 같이 장치하시오.

2. 책상의 바닥에서부터 높이를 정확히 측정하여, 표의 책상 높이에 기록한다. 바닥에 테이 블 끝의 바로 밑 지점을 표시한다. 이 지점은 바닥의 원점이다. 또한 수평거리를 측정할 수 있도록 원점에 자를 놓으시오.

3. 포토게이트를 수평 책상 위의 공의 운동 경로에 놓으시오(경사판에 놓지 마시오). 공이 포토게이트의 중앙을 통과하도록 하고, 포토게이트 1, 2를 LabPro에 연결하시오.

포…(생략)

4. 경사판의 출발점을 표시해서 동일한 지점에서 반복해서 실험할 수 있도록 하시오. 공을 경사판에서 굴려 각각의 포토게이트를 통과하게 한 후 책상을 벗어났을 때 잡아 떨어지지 않도록 한다. (떨어져도 상관은 없다). 공이 포토게이트와 부딪히지 않도록 위치를 조절한 다.

5. [일반물리 실험] 폴더 안의 [04 투사체 운동.cmbl] 파일을 연다. 표와 그래프 2개가 보 일 것이다. 하나의 그래프는 각각의 시도에서 공이 포토게이트를 지나는데 필요한 시간 을, 다른 그래프는 각각의 시도에서 물체의 속도를 나타낸다.

6. LoggerPro가 공의 속도를 계산할 수 있도록 반드시 두 포토게이트 사이의 거리를 입력 해야 한다. 프로그램에서 포토게이트 사이의 거리를 두 포토게이트를 지난 시간으로 나누 어 속도를 계산한다. 포토게이트 1의 빔과 포토게이트 2의 빔 사이의 거리를 잰다. 표의 [속도]를 더블 클릭하면, 등식에서 0.1이라고 써 있는 부분에 m 단위로 잰 거리를 입력 한다.

7. [수집] 단추를 눌러 손을 포토게이트 사이에서 움직여 포토게이트가 제대로 동작하는 지 를 확인한다. LoggerPro는 손이 포토게이트를 지날 때마다 매번 시간 간격을 그려줄 것 이다. 시험한 데이터를 지우고 데이터 수집을 준비하려면 [멈춤] 단추를 누르고 [수집] 단추를 다시 누른다.

8. 공을 경사면의 표시된 지점-출발점에서 포토게이트 사이로 굴린 후 공이 책상을 벗어나 는 순간 재빨리 붙잡는다. 평균적인 값과 계속해서 같은 값이 나오는지 여부를 확인하기 위해서 9번을 더 반복하되 공이 포토게이트에 충돌하지 않도록 하면서 같은 경로로 굴러 가도록 한다. 그렇지 않으면 여러분들의 데이터는 정확하지 않을 것이다. 마지막 시도에 서는 [멈춤] 단추를 눌러서 데이터의 측정을 마친다. 데이터 표에 측정 결과를 기록한다.

9. 속도 측정 결과를 조사해 보라. 매번 시도에서 동일한 값이 나왔는가 속도 대 시간의 그래프를 선택하고 [통계] 버튼을 눌러 평균, 최대, 최소 속도를 결정하라. 10번의 시도 를 대표할 수 있는 값은 무엇인가

10. 평균 속도 값으로 공이 바닥에 떨어지는 지점을 계산해 보시오. 충돌 예상 지점에 모눈 종이의 중심이 오도록하고 모눈종이의 거리를 원점에서부터 재시오. 떨어지는 점을 예상 하는데 등가속도의 운동 방정식을 이용하면 될 것이다.

먼저 수직방향으로 초가속도()는 얼마인가 수평방향의