포물체의 운동 실험

포물체의 운동 실험

1) 실 험 목 적
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.

2) 실 험 이 론
중력을 받으며 운동하는 포사체의 운동을 공기의 마찰을 무시하면 수평방향으로는 등속 운동을 하고 수직방향으로는 등가속도 운동을 한다. 수평방향에 대해 만큼 기울어진 각도로 의 초속도로 발사된 물체의 수평 방향 속도는 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 순간 에는 수직방향의 속도가 0이 되므로 , 이다. 따라서 최고 도달 높이 는 다음과 같다.

수평방향의 최고도달 거리 에 도달하기 위하여걸린 시간은 포사체가 최고점에 올라 갔다가 다시 에 도달한 시간이므로, 시간 이다. 따라서 최고도달 거리 는 다음과 같다.

초기속도 를 실험적으로 결정하려면 탁자 위에서 발사총(론처)을 수평으로 두고 공을 쏘아 바닥에 떨어뜨린다. 이때 공의 수평 이동거리는 이고, 수직 이동거리 에서 이므로 두값을 재면 초속도가 로 결정된다.

3) 실 험 방 법
1. 실험장치 및 기구
1. 론처(launcher), 구슬, 추
2. 포토타이머 플레이트(phototimer plate)
3. 포토게이트 타이머
4. 기타(먹지, 종이, 버니어 캘리퍼스, 미터자)
2. 실험방법
A. 초속도 측정
① 론처를 지면과 수평으로 맞추어 놓는다. 이때 론처 옆에 달린 각도기 에 눈금이 0으로 맞추어진 것을 확인한다.
② 포토게이트 타이머를 gate 모드로 맞춘다.
③ 포물체를 발사하여 포물체가 포토게이트를 지나는 데 걸린 시간 t를 측정한다.
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