일반물리학실험 자유낙하 실험 결과보고서 (A+)

소개

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목차

I. 실험목적

II. 실험이론

III. 실험방법
1. 실험장비
2. 실험방법
3. 주의사항

IV. 결과분석

V. 토의 및 고찰

VI. 참고문헌

본문내용

I. 실험목적

본 실험에서는 피켓펜스(picket fence)를 포토게이트 사이로 낙하시켜, 자유낙하 운동에 대한 속력-시간 그래프를 얻는다. 그래프의 기울기로부터 중력가속도 g 값을 구하여 이론값과 비교해보도록 한다.

II. 실험이론
1) 자유낙하의 사전적 정의

자유낙하(自由落下, free fall)는 어떠한 물체가 힘을 만유인력만 받아 일정한 가속도로 운동하는 상태를 의미한다.

2) 중력에 의한 자유낙하

일반적으로 자유낙하운동은 물체가 지표 부근에서 오직 중력만을 받으며 낙하하는 운동을 의미한다. 완벽한 자유낙하는 다른 외력이 전혀 존재해서는 안 되지만, 현실에서는 공기저항이나 지구의 자전에 의한 관성력과 같은 다른 힘을 받게 된다. 또한, *뉴턴의 만유인력을 적용하면 지구의 중력은 지구 중심에서 지표보다 떨어져 있을 경우 중심거리의 제곱에 반비례한다.
 
G: 만유인력상수, M : 지구질량, m : 물체질량, r : 중심거리

중력 가속도 g는 다음과 같다.

즉, 거리에 따라 가속도 값이 달라진다. 그러나 일반적으로 우리가 관찰하는 물체는 지구 전체 크기로 보았을 때 낙하하고 있다고 해도 거리 변화가 거의 없는 것이나 마찬가지로 가속도 역시 일정하다고 할 수 있다.

지표에서 가속도는

으로 일정하다고 본다.

*뉴턴의 만유인력
만유인력의 법칙(萬有引力-法則, 영어: law of universal gravity)의 사전적 정의는 질량을 가진 물체사이의 중력 끌림을 기술하는 물리학 법칙이며, 아이작 뉴턴이 1687년에 발표한 논문 〈자연철학의 수학적 원리, 혹은 프린키피아(Principia)〉를 통하여 처음으로 소개된 법칙이다. 현대적으로 이 용어를 기술하면 다음과 같다.
모든 점질량은 두 점을 가로지르는 선을 따라 다른 모든 점질량을 힘으로 끌어 당긴다. 이 힘은 두 상호작용하는 점질량 사이의 질량의 곱에 비례하며, 두 점질량 사이의 거리에는 제곱에 반비례한다.

이를 수식으로 나타내면 다음과 같다

참고자료

· 보고서 표지 실험관련사진과 실험도구 사진들 출처_
· https://www.pasco.com/index.cfm
· ScienceWorkshop 750 Interface 사진 출처_
· https://www.nhn.ou.edu/~johnson/Education/Juniorlab/DataStudio/750-Interface-012-08101A.pdf
· 실험 이론_
· 중력가속도의 정의와 중력에 의한 자유낙하에 대한 지식
· 출처_ 위키피디아
· https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9E%90%EC%9C%A0_%EB%82%99%ED%95%98
· 시간-속도 그래프 사진
· 출처_ 네이버 블로그 <셰퍼드>_ [물리학] 속도와 가속도
· http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=jiyun928&logNo=220906424409&parentCategoryNo=&categoryNo=164&viewDate=&isShowPopularPosts=false&from=postView
· 순간가속도의 정의
· 출처_ 사이언스올
· https://www.scienceall.com/%EC%88%9C%EA%B0%84-%EA%B0%80%EC%86%8D%EB%8F%84instantaneous-acceleration/
· 평균가속도의 정의와 사진
· 출처_ 사이언스올
· https://www.scienceall.com/%ED%8F%89%EA%B7%A0-%EA%B0%80%EC%86%8D%EB%8F%84average-acceleration/
· 오차원인_ 위도별 고도별 중력가속도 차이 표
· 출처_ 네이버 블로그
· https://m.blog.naver.com/ssaco97429/220960757398