자유 낙하 운동과 포물체 운동

최초 등록일
2018.11.18
최종 저작일
2018.04
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목차

1. 자유 낙하 운동 (피켓펜스)
1) 실험 결과
2) 결과 분석

2. 포물체 운동
1) 실험 결과
2) 결과 분석
3) 질문과 토의

본문내용

- 실험 결과 분석
0.05m( 띠 부분 2cm + 투명한 부분 3cm ) 피켓펜스와 0.04m( 띠 부분 2cm + 투명한 부분 2cm ) 피켓펜스가 포토게이트를 통과시켜 시간 당 낙하하는 거리를 측정하고 시간 당 속도를 계산한 결과 피켓펜스가 낙하하는 속도가 일정하게 증가하는 것을 알 수 있었다. 속도가 일정하게 증가하는 것은 피켓펜스가 자유 낙하 운동을 할 때 일정한 가속도가 작용한다는 것을 의미한다. 자유낙하 운동을 할 때 공기의 저항을 무시한다면 수직 방향으로 작용하는 힘은 중력밖에 없다. 그러므로 이 가속도가 중력가속도임을 알 수 있다. 위의 실험 결과에서 그린 v-t 그래프에서의 기울기가 중력 가속도를 의미한다.
또한 4cm와 5cm 간격의 피켓펜스를 사용해서 실험을 반복하였는데 가속도를 비교한 결과에서 큰 차이를 보이지는 않았다. 다만 4cm에서 측정한 결과의 오차가 5cm에서 측정한 결과의 오차보다 더 작았다. 4cm에서 측정한 데이터의 양이 조금 더 많았기 때문에 오차를 줄일 수 있었을 것이라 생각했지만 2가지의 결과만을 놓고 상관관계를 파악할 수는 없었다.

- 오차의 원인
(1) 피켓펜스를 진공에서 떨어뜨린 것이 아니므로 공기 저항이 발생했을 수 있다.
(2) 피켓펜스를 지면과 정확히 수직으로 낙하시켜야하는데 현실적으로 그러한 조건을 만족시킬 수는 없으므로 이동 거리의 계산에서 약간의 오차가 발생했을 것이다.
(3) 참값으로 설정한 9.8m/s^2은 지구 전체의 평균값이므로 여기에서 오차가 발생했을 수 있다.

실험2) 포물체 운동
1) 초기 조건
(1) 발사체(녹색 구)의 직경 : 2.39cm
(2) 발사체의 초기 속력
-2번째에서 측정한 v의 값이 지나치게 크게 나와서 밑에서의 계산은 두 번째 값을 제외하고 첫 번째와 세 번째 측정값들의 평균을 이용하였다.

- 실험 결과 분석
이론적으로 보았을 때 는 45도 일 때 수평도달거리가 최대가 된다. 또한 의 절댓값의 값이 클수록 수평도달거리는 작아진다. (sin 함수를 생각한다.) 수평도달거리를 측정해 본 결과 이론적인 결과와 마찬가지로 발사각이 45°일 때 수평도달거리가 최대가 되었다.

참고 자료

『University Physics』 13th edition by Young & Freedman, ADDISONWESLEY
D. Halliday, R. Resnick, J. Walker. 일반물리학 개정9판 제 1권.

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