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1. 실험 목적과 배경 이론
1.1. 실험 목적
포물체 운동을 나타내는 식을 이용하여 초기속력에 관한 식으로 정리한 뒤 실험을 통해 물체의 초기속력을 구하고, 물체의 운동에 어떠한 요소가 영향을 끼치는지 알아보는 것이 이번 실험의 목적이다.
포물체 운동은 오직 중력의 영향만 받으며 2차원에서 움직이는 물체를 지칭한다. 포물체 운동에서 수평과 수직 성분이 서로 독립적이므로 서로의 운동에 영향을 주지 않으며, 수평 방향으로는 가속도가 0이고 연직 방향으로는 중력 가속도가 작용한다. 물체가 빗면을 떠날 때의 수평과 수직 초기속력은 각각 v_x0 = v_0 cos θ, v_y0 = -v_0 sin θ이며, 이를 이용해 이동 거리 L과 높이 H에 관한 식을 정리하면 최종적으로 초기속력 v_0를 구할 수 있다. 따라서 이번 실험에서는 이러한 포물체 운동의 이론적 배경을 바탕으로 실험을 진행하여 물체의 초기속력과 운동에 영향을 미치는 요인을 확인할 것이다.
1.2. 포물체 운동의 이론적 배경
포물체는 오직 중력의 영향만 받으며 2차원에서 움직이는 물체를 지칭한다. 빗면에서 물체가 떨어지는 상황을 포물체 운동으로 모형화할 수 있다. 포물체 운동에서 수평과 수직 성분은 서로 독립적이며 서로에게 영향을 주지 않는다. 따라서 수평 가속도 a_x는 0이고 연직 가속도 a_y는 중력가속도 -g가 된다.
물체가 빗면을 떠날 때 테이블의 수평한 면에서 θ만큼 기울어진 각도로 초기속력 v_0가 주어진다. 이때 물체가 빗면을 떠나는 지점을 x=0, y=H로 정의할 수 있다. 이 때 x방향과 y방향의 초기속력은 각각 v_x0=v_0cosθ, v_y0=-v_0sinθ가 된다.
각 위치에 관한 식은 s_x=s_x0+v_x0t+1/2a_xt^2, s_y=s_y0+v_y0t+1/2a_yt^2로 정의할 수 있다. ...
