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[자연과학] 일반물리학 실험 - 동영상 장비를 이용한 포사체 운동

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작성일18-03-03 23:29

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여기서 코사인과 사인함수의 정이에 의해 처음의 속도의 와 成分은 다음과 같다.

[2] 실험 기구
I-CA system, 스크린, 발사장치 및 형광구, 발사장치 고정용 클램프
▲ 장치 모형
[3]실험 theory
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. 발사 장치를 통해 발사된 포사체는 포물선 운동을 하게 되는데, 이 때 아래 그림과 같이 x축은 처음의 힘 이외의 힘을 받지 않으므로 수평방향으로 등속도 운동을 하고, y축은 중력의 힘을 받으므로 수직방향으로 연직투상운동(최고점H를 기준으로 두 부분으로 나누면 등가속도 운동)을 한다고 나누어서 분석할 수 있다
위치에너지가 증가하면

실험결과/물리
[자연과학] 일반물리학 실험 - 동영상 장비를 이용한 포사체 운동


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[자연과학] 일반물리학 실험 - 동영상 장비를 이용한 포사체 운동



순서

다.

(1.2)

그런 다음 을 대입하면
(1.3) 을 얻는다. 수평거리를 ,,로 나타내 보자.

수평거리 은 포물체가 최고점까지 가는 데 걸린 시간의 두배,
즉 동안 이동한 수평위치이다.
④ 공을 여러번 쏘아 평균 도달거리를 기록한다.
② 발사 각도를 맞춰 발사총을 조절한다. 여기서 를 포물체의 수평거리라 한다.
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 수평成分과 수직成分은 서로 완전히 독립적이며 따로 다룰 수 있다 다만 시간 는 두 成分이 공유하는 변수이다.

(1.1)
成分인 , 임을 이용하여 포사체의 수직거리는 다음과 같다.
[4]실험 방법

그림 3 발사각에 따른 비행거리의 변화 포물선 운동
① [그림 3]과 같이 책상 한쪽 끝에 발사 장치를 단단히 고정한다. 이것은 의 최대값이 일 때 이라는 사실로부터 나온다.
⑥ 이 실험결과를 가지고 발사각에 따른 도달거리의 변화를 보여주는 그래프를 그린다.
⑤ 발사 각도를 변화시키면서 위의 실험을 되풀이한다. 그러므로 은 에서 최대이다.
그림 2 일 때 원점에서 처음 속도로 쏘아 올린 포물체
그림 2처럼 일 때 양의 成分으로 쏘아 올린 포물체가 있다고 가정하자.
분석할 때 특별히 관심 있는 두 위치는 직교 좌표로 인 최고점 와 인 점이다.



成分인 , 에 의해 포사체의 수평거리는 다음과 같다. 의 成分에 의해 임에 유의하고, 일때 로 두면, 다음과 같은 식을 얻는다.

(1.2)

그런 다음 을 대입하면
(1.3) 을 얻는다.



成分인 , 에 의해 포사체의 수평거리는 다음과 같다.

(1.1)
成分인 , 임을 이용하여 포사체의 수직거리는 다음과 같다.



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

[1] 실험값 및 계산

구분
항목



발사체 질량

발사기 강도
2단
발사체 각도






포사각도

중력가속도

최고점 높이

수평도달거리

수평도달거리 소요시간

초기운동에너지

최고점 위치에너지




최고점 높이
수평도달거리
수평도달거리 소요시간



최고점 높이

수평도달거리

수평도달거리 소요시간

역학적 에너지보존
(초기운동E-최고점 위치E)

[2] 그래프
(1) T-X 그래프와 T-Y 그래프

(2) 시간-에너지 그래프
[3] 결론 및 검토
I-CA system을 이용해서 포사체의 포물선 운동을 촬영하고 분석해보는 실험이었다.

(2.1) …(省略)

항등식 를 이용하면 다음과 같이 좀 더 간단한 형태로 을 쓸 수 있다
(2.2)

의 최대값은 이다.

[2] 실험 기구
I-CA system, 스크린, 발사장치 및 형광구, 발사장치 고정용 클램프
▲ 장치 모형
[3]실험 theory
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 정이에 의해 처음의 속도의 와 成分은 다음과 같다.
포물체 운동은 등...


동영상 장비를 이용한 포사체 운동
[1] 실험 목적
포사체의 포물선 운동을 수직방향과 수평방향의 운동으로 나누어 분석해 보고, 이를 통하여 위치에너지와 운동에너지의 역학적 에너지보존을 확인한다.
③ 발사총에 공을 넣고 공이 떨어지는 것을 확인한다.

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