에어트랙결과보고서

목차

Ⅰ. 실험 제목

Ⅱ. 실험 목적

Ⅲ. 실험 기본 이론

Ⅳ.실험 장비

Ⅴ. 실험 방법

Ⅵ. 결과 및 데이터 고찰

본문내용

다. 충돌 전의 운동 시간은 의 포토계시기가, 충돌 후의 운동 시간은의 포토계시기가 측정하게 된다.
(6) 양쪽 포토게이트 계시기의 RESET 버튼을 누른다.
(7)의 위치에서 질량인 활차를 잡고 있다가 살며시 밀어서 출발시킨다.
(8) 질량인 활차가 앞에 있는 한 쌍의 포토게이트를 지나가는데 걸리는 시간와 충돌 후에 붙어서 움직이는 두 활차가 뒤에 있는 한 쌍의 포토게이트를 지나가는데 걸리는 시간 을 각각의 계시기에서 읽어서 기록한다.
(9) 위의 과정 4) ― 8)을 5회 반복하여,의 평균값과의 평균값을 구한다.
(10) 위의와및 이에 대응하는 이동거리과을 이용하여 충돌 전의 질량인 활차의 속도와 충돌 후에 붙어서 움직이는 두 활차의 속도 을 구하고, 운동량 보존 법칙의 관계식 (6)이 지켜지는지를 확인한다.
(11) 거리와을 각각 10cm 정도씩 줄이면서 과정 3) ― 10)을 반복하고, 역시 운동량 보존 법칙이 만족되는가를 확인한다.
Ⅵ. 결과 및 데이터 고찰
1. 순간 속력. 평균 속력
거리
시간
평균속도
시간
순간속도(10cm)
60
2.222
0.27
0.3587
0.28
50
1.885
0.27
0.3623
0.28
40
1.481
0.27
0.3572
0.28
30
1.12
0.27
0.359
0.28
20
0.732
0.27
0.359
0.28
10
0.359
0.28
0.359
0.28
1) T1=110㎝, T2=50㎝ 으로 놓고 시작하여 초기 간격을 60㎝으로 놓고 실험 하였다. 중심은 변화시키지 않은 채로 두 포토게이트만 조금씩 움직여가면서(10㎝씩) 간격을 줄여갔다. 이때 각각의 속도를 계산한 결과 약간의 변동이 있었지만 거의 비슷한 결과가 나왔다. 간격이 가장 적은 10㎝에서의 속도와 간격이 가장 큰 60㎝에서의 비교했을 때 어느 정도의 오차는 생각하고 비슷한 결과를 낳은 것으로 보인다.( 결과적으로 볼 때 거의 대부분의 거리에서 평균속도가 0.27㎧~ 0.28㎧정도의 결과 값을 보였으며, 순간속력은 0.28㎧로 측정되었다. 결론적으로 이 운동은 평균적이 s속도와 순간마다의 속도가 거의 같다고 할 수 있었다. 이 설험에서는 중력이 크게 영향을 주지 않을 정도로 아주 작은 각( 10~20˚)을 주어 트랙에 공기를 주입시켰을 때 매번 같은 초기 속력을 가질 수 있도록 조절했다. 트랙을 수평으로 하고 직접 손으로 밀어 운동시키면 매번 손에 들어가는 힘에 따라서 속도가 달라질 수
밖에 없기 때문이다. 물론 트랙을 기울인 것 자체가 가속운동이기는 하지만 각도가 매우 작기 때문에 sinθ는 거의 무시할 수 있다. 따라서 중력이 k는 역할은 초기에 글라이더를 움직이게 하는 역할을 할 뿐이라고 가정하고 실험하였고 결과도 거의 비슷하게 나왔으므로 등속운동이라고 말할 수 있는 것이다.
이 실험 에서는 초기조건 이외에는 외부의 힘이 전혀 들어가지 않았고 공기주입으로 글라이더가 기체 위에서 움직일 수 있도록 하여 마찰을 최대한 줄였기 때문에에 가속도가 생기지 않았다. 그것은 뉴턴의 제 1법칙인 관성의 법칙을 설명하는데 유용한 결과이다.
2. 뉴턴의 제 2법칙
글라이더의 무게 : 301g
글라이더의 폭 : 10㎝
광 감지기 사이의 거리 : 60㎝
포토 게이트( 1,2 )
1) 실의 무게 : 0.5g 추의 무게 : 10g
T1
T2
a
0.9639
0.1781
1.14
0.24
V1
V2
0.22
0.49
이론값
2) 실의 무게 : 0.5g 추의 무게 : 15g
T1
T2
a
0.3864
0.1532
1.2666
0.24
V1
V2
0.21
0.52
뉴턴의 제 3법칙 즉 힘과 가속도의 법칙을 증명하기 위해 Glider를 수평한 에어트랙 위에 놓고 한쪽 끝을 중력을 받는 추에 연결하여 자연스럽게 끌려오도록 장치하였다. 우선 각각의 실험 결과로서 가속도를 계산하여 그것이 이론에 들어맞는지를 확인하였고, 다시 추의 질량을 바꾼 것 과 가속도의 관계에 관해 살펴보았다. 처음 Glider가 포토게이트T1을 지날 때 걸리는 시간을 측정하여 계산한 속도를 V1, 포토게이트T2를 지날 때 걸리는 시간을 측정하여 계산한 속도를 V2라고 하면 T1에서 T2로 가는 사이의 가속도를 알아낼 수 있다. 이 사이의 거리를 S라고 한다면
에 의해 계산할 수 있다 첫 번째 실험에서는 a=0.24㎨으로서 이론치와는 어느 정도의 오차를 보였다. 하지만 그 오차라는 것이 이론값도 신뢰할 수 없는 것이므로 그것에 관해서는 생각하지 않기로 했다.
첫 번째 실험과 두 번째 실험은 물론 오차를 생각해도 a=0.24㎨ 가 되어 같음을 보였다. 이 실험에서 되도록 오차를 줄이기 위해서는 공기 주입에 따라 Glider가 너무 들뜨지 않도록 추를 양쪽에 달아 안정감을 주는 것이 좋다.(50g+50g)
3. 이번 실험은 물리학의 기본적인 법칙인 뉴턴의 법칙을 비롯한 관련 법칙에 대해서 에어 트랙으로 알아보는 실험이었다. 즉 공기가 공급되지 않은 미끄럼판 위에 한 물체를 밀었다 놓으면 점점 속력이 줄어 멈추게 됨을 알 수 있었다. 실제로 우리 생활에서 이런 관찰은 외력이 제거되면 운동이 멈춘다는 생각을 뒷받침한다. 이것은 갈릴레오 이전의 사고였다. 그러나 갈릴레오는 반론을 제시하였는데 즉, 더 미끄러운 미끄럼판과 활차를 사용하면 앞서 한 것 보다 천천히 속력이 감소할 것이며, 더욱 더 마찰을 줄이면 좀 더 먼 거리를 움직일 것이고, 결국 마찰이 전혀 없다면 무한히 일정한 속력으로 움직이게 될 것이라 추측한 것이다. 물론, 이 원리를 Newton은 그의 3개의 운동법칙중 제1법칙으로 택했다. 따라서 이번 실험에서는 마찰을 없애도록 미끄럼판에 공기를 균일하게 공급하여 활차와 미끄럼판의 마찰을 최대한 줄이도록 에어트랙을 이용해서 실험 하는 것이고 에어트랙을 통과할 때 두 광감지기(Photogate)를 통과한 활차의 속력을 비교함으로써, 이 운동을 분석할 수 있었다. 비록 뉴턴의 1법칙과 2법칙만을 실험하여 다른 실험을 할 수 없었지만 결과적으로 보았을 때 다른 실험도 위의 실험과 비슷하게 측정될 것으로 예상된다.
현대물리 실험 결과보고서
( 에어 트랙 )
지도교수: 교 수 님
조 교:
학 과: 물 리 학 과

키워드

에어트랙,   관성,   결과보고서,   air track