포물선_결과보고서

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목차

1.목적

2.이론

3.실험장치

4.실험방법

5.실험 결과

6. 결과치 토의 및 결론

본문내용

포물선 운동 결과보고서
1.목적
포물체운동을 하는 물체의 초기속도는 각도에 따라 어떠한 변화가 있는지 알아보고 그리고 실험값과 이론값의 차이를 알아보고 이 실험에서 구한 초기속도를 이용하여 물체의 수평거리를 유도해본다.
2.이론
공이 일정각도 로 던져졌을 때 공이 올라간 높이를 구하면
이 때 는 공의 수직위치이다. 그리고 공의 날아간 수평거리는 로 나타낸다.
같은 높이에 공이 떨어질 때에 수평운동에서 공이 날아가는 시간은 이며, 에 대한 공식에 를 대입하면, 이다.
발사된 공이 바닥에 떨어지는 시간은 공이 최고점에 도달하는 시간의 2배가 되므로 구하는 시간()과 수평속도에 시간을 곱한 수평거리(R)는 이다.
공의 총 역학적 에너지는 공의 위치에너지와 운동에너지의 합이다. 마찰이 없으므로 총 에너지는 보존된다. 공이 직선으로 쏘아 올려졌을 때의 초기의 위치 에너지는 0이고 운동에너지는 으로 정의된다. 그리고 그 공이 최대의 높이()에 도달했을 때 최종 운동에너지는 0이고 위치에너지는 이다. 에너지 보존법칙은 초기의 운동에너지가 최종 운동에너지와 같음을 보여준다.
3.실험장치
-투사물발사기 -플라스틱 공 -클램프 -먹지
-흰 종이 - 줄자 or 미터 자 - Photogate Timer -Photogate
-투사물 발사기 입구의 높이까지 높이조절이 가능한 상자
4.실험방법
(a) 포물선 운동 실험
①투사물 발사기를 실험대의 한쪽 끝 모서리에 고정한다.
②발사기의 각도를 0 로 조정한다.
ⅰ공의 초기 속도 결정
①투사물발사기에 플라스틱 공을 넣고 먼저 공이 에 떨어지는 곳을 알아내기 위해 1개의 탄을 날린다. 공이 떨어진 위치에 흰 종이를 바닥에 붙여라. 그 위에 묵지를 붙인다. 공이 땅에 떨어지면 흰 종이 위에 흔적이 남을 것이다.
②10탄 정도를 쓴다.
③투사물발사기의 입구에서 부터 바닥까지의 수직거리를 측정한다.
④투사물발사기입구의 아랫부분의 위치를 찾는다. 그 위치에서부터 바닥을 따라 그 종이의 끝까지의 수평거리를 측정하고 표시에 기록한다.
⑤종이의 가장자리로부터 각각의 10개의 점들까지의 거리를 측정하여 그 거리들을 기록한다.
⑥10개의 수평거리들을 구해 기록한다.
⑦수직거리와 평균거리를 이용하여 비행시간과 공의 초속도를 구한다.
ⅱ임의의 각도로 발사된 공의 범위 결정
①투사물발사기의 각도를 발사기의 뒷부분에 매달려 있는 추를 이용하여 45 의 각으로 조정하고 기록한다.
②이 실험의 앞부분에서 알아낸 초속도와 수직거리를 사용하여 공을 45 의 각도로 쏘았다고 가정한 후 새 비행시간과 수평거리를 계산한다.
③흰 종이 중간으로 줄을 그어 투사물발사기로부터 예상된 수평거리에 그 줄이 높이도록 그 종이를 바닥에 붙인다.
④공을 10번쏜다.
⑤10번의 거리를 측정하여 평균을 구한다.
⑥예상된 값과 층정된 결과로 얻은 평균거리 사이의 퍼센트 오차를 계산한다.
(b) Photogate Timer를 이용한 포물선 운동 실험
①투사물발사기를 실험대의 한쪽 끝 모서리에 고정하고 발사기의 각도를 0 로 한다.
②Photogate Bracket을 투사물발사기에 장착한 후 두 개의 Photogate를 브래킷에 붙인다. 두 개의 Photogate를 Timer에 연결한다.
ⅰ공의 초기속도 결정
①투사물발사기에 플라스틱 공을 넣는다.
②공이 두 Photogate사이를 지나가는 시간을 측정할 수 있도록 Photogate Timer를 PULSE mode로 조정한다.
③공을 4번 발사시켜 4번 발사된 시간의 평균을 구한다.
④Photoate 사이의 거리를 10cm로 하여 초기속도를 계산한다.
⑤Photoate를 1개 설치하고 공이 이것ㅇ르 지나가는 시간을 GATE모드로 측정하여 초기속도를 구하여라. 두 개의 초기속도를 비교하고 속도의 차이가 나는 이유를 생각해보자.
ⅱ일정각도로 발사된 공의 범위 찾기
①투사물발사기의 각도를 50 로 조정한다.
②투사물발사기의 입구에서부터 바닥까지의 수직거리를 측정한다.
③구해진 초기속도와 수직거리를 이용하여 미리 정한 각도로 공이 발사된다고 가정하고 공이 날아간 시간과 수평거리를 계산한다.
④흰 종이 중간으로 줄을 그어 투사물발사기로부터 예상된 수평거리에 그 줄이 높이도록 그 종이를 바닥에 붙인다.
⑤공을 10번 쏜다.
⑥10번의 거리를 측정하여 평균을 구한다.
⑦예상된 값과 측정된 결과로 얻은 평균 수평거리 사이의 퍼센트 오차를 계산한다.
ⅲ에너지 보존법칙 : 공의 수직 도달거리 측정
①투사물발사기를 90 로 조정한다.
②플라스틱 공을 장착한 후 수차례 공을 쏘아서 최대 수직 도달거리를 측정한다.
③공의 질량을 측정한다.
④앞에서 구한 공의 초기속도로부터 처음 운동에너지를 계산한다.
⑤공의 최대 수직 도달거리로부터 최고높이의 중력위치에너지를 계산한다.
⑥처음 에너지(운동에너지)와 마지막 에너지(중력위치에너지)사이의 퍼센트 오차를 계산하고 오차의 원인에 대하여 생각해보자.
(c)투사물의 도달거리와 각도 사이의 관계 실험
①투사물발사기를 실험대의 한쪽 끝 모서리에 고정한다.
②

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