일반물리학실험 - 포물선운동 (Projectile Motion) 실험보고서 (일반 물리 실험 A+ 보고서)

소개

카이스트 일반물리학 실험시간에 A+ 받은 보고서입니다. 첫번째 실험으로, 포물선운동에 대한 실험입니다.

목차

1. 실험 목적 및 이론
2. 실험결과 및 분석
3. 실험 해석 및 결론
4. 오차분석

본문내용

우리는 평소에 포물선 운동을 주변에서 쉽게 관찰할 수 있다. 야구장에서 타자가 친 공, 배드민턴의 셔틀콕 등의 포물선 운동을 관찰하는 것은 그다지 어렵지 않다. 이 실험에서 우리가 하고자 하는 것은 포물선 운동에 관한 분석이다. 포물선 운동은 수평 방향과 수직 방향의 운동으로 나누어 분석할 수 있으며, 에너지의 보존이라는 관점에서 분석할 수도 있다.

식(3)과 (4)를 이용하여 포물선의 궤적과 최대 도달거리를 구하기 이전에 가장 먼저 물체를 쏘아 올린 초기 속도를 구해야 한다. 따라서 40°에서부터 50°에 이르기까지 총 11회 시행한 것 중에서 41°, 43°, 45°, 48°, 50°에 해당하는 5개의 데이터를 이용하여 평균적인 초기속도를 구해보았다.

초기속도를 계산하였으므로, 그 값을 식(3)에 이용하면 이론적인 궤적과 실험으로 얻은 궤적을 비교할 수 있다. 이번 실험에서는 X축 방향으로의 운동은 등속운동이라 가정하고, 그에 따른 이론값을 계산하고, 실험에서 측정된 Y값과 비교해 보았다.

11회의 실험 중 5회를 선별하여 graphing tool을 이용하여 포물선의 식을 구하고, 그 식으로부터 0이 아닌 절편을 구하는 방법으로 최대 도달거리를 구하였다.

우리는 여러 가지 식에 초기 속도를 대입함으로써 포물선 운동을 설명할 수 있었다. 즉, 실험 결과를 분석하는 데 있어서 초기속도의 결정이 가장 먼저 이루어져야 했다. 발사 초기속도 는 기준선으로부터 포물선을 그리기 시작했을 때부터 다시 기준선으로 돌아온 시간과 그 변위를 정확하게 측정하였을 때 보다 의미 있는 값을 얻을 수 있다. 이번 실험에서는 카메라를 이용하여 촬영한 이미지에서 기준을 결정하고, 그로부터 상대적인 거리를 측정하였다. 컴퓨터 화면으로 50cm의 기준을 정하는 과정이 다소 정확도가 떨어졌을 것으로 생각된다. 이렇게 결정된 수평 이동거리와 운동 시간을 식 (1)에 대입하고, 5회의 실험에 대해서 평균값을 구하였다.

참고자료

· 없음