1. Ballistic Pendulum 결과보고서

소개

중급 물리학 실험1 Ballistic Pendulum 실험 결과 보고서

목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 실험배경 이론
탄동진자의 원리

본문내용

1. 실험 제목 : Ballistic Pendulum

2. 실험 목적
탄동진자가 최대로 움직인 각을 측정한 다음 운동량 보존의 법칙을 이용하여 발사된 공의 초기속도를 Approximate Method와 Exact Method로 구해보고, 그 두 값을 비교한다.

3. 실험배경 이론
탄동진자의 원리
탄동자(Ballistic Pendulum)은 포사체의 속도를 결정하는 고전적인 방법으로 물리학의 기본원리를 증명하기에 좋은 예이다. 공이 진자와 충동한 후, 공과 진자는 한 덩어리가 되어 의 높이까지 올라가게 되는데 이때의 P.E.(Potentail Energy)는 공과 진자가 바닥에서 갖는 K.E.(Kinetic Energy)와 같다. 이 때 공과 진자 사이의 충돌은 비탄성으로 운동에너지는 비탄성 충돌에서는 보존되어지지 않기 때문에 충돌 전의 공의 운동에너지가 충돌 후 진자와 공의 운동에너지와 같다고 할 수 없다. 반면에 운동량은 모든 종류의 충돌에서 보존되므로 충돌 전 공의 운동량과 충돌 후 진자와 공의 운동량은 같고, 따라서 일단 공의 운동량과 질량을 안다면 초기속도를 결정할 수 있다.



위의 식은 각진동수를 고려하지 않은 질량에 관련한 운동량에서 구한 속도이다. 여기에다가 관성모멘트를 고려한 좀 더 정확한 식으로 속도를 구하면,

,

이 된다.

4. 질 문
I. 진자의 움직인 각도가 얼마정도면, 로 표현할 수 있는가?
→ 이기 때문에 의 값이 작은 값(최소한 1보다 작은 값이 되면 근사적으로 을 사용할 수 있다. 의 근사식을 사용하게 되면 그만큼 의 값이 작다는 말이 된다. 그렇게 되면 회전하게 되는 각속도가 커지게 되어서 관성모멘트가 무시할 수 있을 정도의 값이 되고 만다. 그리고 짧은 초단위 시간을 재는 데에도 불편함이 있던지 다소 무리가 있을 것이다.

참고자료

· Analytical Mechanics / Fowles. 강주상 역 / 홍릉 출판사 / 317p~319p, 337p~376p