일반물리학실험 - 2차원운동 (2-D Motion) 실험보고서 (일반 물리 실험 A+ 보고서)

소개

카이스트 일반물리학 실험시간에 A+ 받은 보고서입니다. 네번째 실험으로, 이차원운동에 대한 실험입니다.

목차

1. 실험목적 및 이론
2. 실험결과
3. 결과해석 및 오차분석

본문내용

다양한 운동을 다루기 위해서 우리는 2차원 운동에 대한 기본을 알아야한다. 이번 실험에서는 마찰을 줄이기 위하여 바닥에서 공기가 나오도록 장치한 air table 위에서 수행한다. 첫 번째 실험에서는 2차원 운동의 가장 기본적인 형태라 할 수 있는 2차원 내에서의 등속운동을 살펴보고자 하며, 두 번째 실험에서는 puck이 air table 위에서 그리는 2차 곡선 운동으로부터 등가속도 운동에 대해서 탐구할 것이다. 마지막으로는 탄성체에 충돌하는 물체의 운동을 살피고, 충돌 전과 후의 계의 운동량과 에너지가 보존 되는가 확인하고자 한다.

x축과 y축의 위치는 거의 일정하게 변하였다. 에어테이블 위의 마찰력은 거의 0인 상태이고 주변에서 가한 힘도 없기 때문에 초기속도와 같은 일정한 등속도 운동을 하였기 때문이다. 또한 성분끼리의 벡터 합이 총 속도와 같다는 사실을 통해 속도는 벡터 값이라는 사실을 알 수 있다. 위치와 시간 데이터를 이용한 속도의 평균과, 두 속도의 오차율을 계산해 보면 다음과 같다.

첫 번째 실험에서는 운동량은 보존되었지만 에너지는 손실되었음을 뚜렷이 확인할 수 있다. 두 번째 실험에서도 운동량은 보존되었지만 에너지가 늘어났다! 이것은 air table이 지면과 평행을 이루지 못했거나, 바람이 수평방향으로 힘을 가하는 등 외력이 주어졌기 때문으로 분석할 수 있다. 마지막 실험에서는 에너지뿐 아니라 운동량마저 감소했음을 알 수 있다. 오차에 대해 간단히 정리하면 다음과 같다.

- 위에서 언급했던 것들과 마찬가지로 카메라의 평행성의 부족함. 퍽의 흔들림. 에어트랙의 공기로 인한 마찰력이 존재한다.
- 두 퍽이 서로 충돌 할 때 탄성충돌을 하지 않았다.
- 퍽끼리 충돌할 때 마찰력으로 에너지가 손실되었다.
- 퍽끼리 충돌 전 후 퍽의 회전량이 달라졌으므로 일부 에너지가 회전에너지로 변하였다.

참고자료

· 없음