일반물리학실험(1) 3주차 자유낙하 실험결과 분석

소개

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목차

Ⅰ. 개요 (Introduction)
Ⅱ. 이론 (Theory)
Ⅲ. 실험장치 및 실험절차 (Apparatus & Procedure)
Ⅳ. 데이터 및 결과 (Data & Results)
Ⅴ. 오차분석 (Error Analysis)
Ⅵ. 토의 (Discussion)
Ⅶ. 참고문헌 (References)

본문내용

Ⅰ. 개요 (Introduction)
이 실험의 목적은 포토게이트의 센서를 이용하여 하강하는 피켓팬스의 자유낙하시간을 측정함으로써 기록된 시간 간격과 피켓팬스의 띠 간격을 이용하여 중력가속도의 값을 측정하는 것이다. 또한 물체의 가속도가 일정할 때의 속도가 어떻게 변하는지, 그리고 시간에 따른 거리, 속도 그리고 가속도의 관계를 알기 위하여 이 실험을 진행한다.

Ⅱ. 이론 (Theory)
1. 자유낙하
초기 속도가 0인 어떠한 물체가 공기의 저항과 같은 외부의 영향을 받지 않는 이상적인 상태에서 중력의 영향만을 받고 일정한 가속도로 운동하는 상태를 자유낙하라고 한다. 이때 물체의 가속도를 중력가속도라고 하며, 중력가속도는 물체의 질량과는 관계없이 지구 내에서 항상 같은 값을 가지는데, 대략 9.8 /2 로 표기한다. 자유낙하하는 물체는 처음 운동의 방향과는 상관없이 항상 아래로 향한다.

2. 등가속도 운동
등가속도 운동이란 가속도가 일정한 운동이다.
항상 가속도가 일정하기 때문에 평균가속도와 순간가속도의 값은 같다.
이때 가속도는 속도 차이에 대한 시간의 비율이므로 = 이다.
또한 평균 속도는 이므로 이다.

위 식을 통해 이라는 최종 식을 얻을 수 있다.
이때 가속도가 일정한 등가속도 운동에서 물체의 이동 거리는 시간의 제곱에 비례한 함수로 표현된다. 또한 물체의 속도는 일정하게 변화하는데, 시간에 대한 속도 그래프에서의 기울기가 가속도가 되는 것을 확인할 수 있다.

3. 피켓팬스와 포토게이트
일정한 간격으로 불투명한 검은 띠가 칠해져 있는 피켓팬스가 센서를 통해 피켓팬스의 움직임을 포착하는 포토게이트 사이로 낙하하면 띠 부분이 센서의 광선을 차단시킨다 이를 통해 차단된 시간 간격 과 피켓팬스의 간격을 통해 평균 속력을 알아낼 수 있다

참고자료

· Raymond A. Serway, John W.Jewett/2019 년 북스힐 대학물리학Ⅰ/pp.38~43