[일반물리실험] 탄환의 속도 측정

소개

중앙대학교 일반물리학실험과목 탄환의 속도 측정 보고서입니다.

목차

[1]실험목적
[2]실험 전 가정
[3]실험 과정
[4]실험 값
[5]결과분석
[6]오차 토의 및 검토
[7]결론

본문내용

[1] 실험목적
탄동진자를 이용하여 탄환의 속도를 측정한다. 이 실험을 통하여 각 운동량 보존법칙, 강체의 회전운동에 대한 역학적 에너지 보존법칙, 물리 진자의 단조화 운동을 이해하며, 포사체의 운동에 있어서 공기 저항력을 포함하여 수평도달거리를 구하는 방법을 알아본다.

[2] 실험 전 가정
탄환의 속도를 측정하는 방법에는 3가지 방법이 있다. 첫 번째는 탄동진자와 탄환을 질점으로 취급하여 탄환의 속도를 측정하는 것이고, 두 번째는 탄동진자와 탄환을 강체로 취급하여 관성모멘트를 이용한 탄환의 속도 측정이고 세 번째는 수평도달거리를 이용한 탄환의 속도 측정이다.
첫 번째 방법에서는 탄환과 탄동진자를 질점으로 가정하고, 이에 따라 선운동량 보존법칙과 질점의 병진운동에 의한 역학적 에너지 보존법칙을 이용하여 탄환의 속도를 측정하였지만, 실제로 우리가 실험하는 환경에서는 탄환과 탄동진자는 질점이 아니라 입체로서 질량분포를 가지며, 강체처럼 작용하게 된다.
그렇기 때문에 수평도달거리를 이용한 탄환의 속도 측정값은 탄환과 탄동진자를 질점으로 취급하여 탄환의 속도를 측정한 측정값보다 탄환과 탄동진자를 강체로 취급하여 탄환의 속도를 측정한 측정값에 더 가까워 질 것이다.

<그림 1> 탄동진자의 주기 측정 [3] 실험 과정
먼저, 실험장치대를 실험테이블에 클램프를 이용하여 고정을 시킨 다음, 탄동진자 속에 탄환을 넣은 후 상단 회전축에 연직하게 장치하였다. 그다음 Photogate의 광센서 사이에 탄동진자 옆에 설치되어있는 가리개가 닿을 수 있을 정도까지 Photogate를 위치 시켰다.
탄동진자를 가 될 정도의 작은 각도로 들어 올렸다가 놓아 연직선 근방에서 진동운동을 시킨 후 SPT를 이용하여 탄동진자의 진동주기를 구하였다.
아주 작은 각도로 진동운동을 시켰기 때문에 진자는 일정한속도로 주기운동을 하였으며, SPT에 기록된 진동주기도 일정하게 나왔다.

참고자료

· 없음