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추천자료

포물체 운동 실험 결과보고서

1. 실험 목적물체가 지표면에 대해 기울어진 방향으로 발사된 경우의 운동을 살펴보고, 이 물체의 운동이 발사각도에 따라 어떤 변화를 보이는지 관찰함으로써 중력에 의한 포물선운동을 이해한다.2. 관련 이론지표면 가까이..

리포트| 2022.06.28| 5페이지| 1,500원| 조회(164)

운동, 실험, 보고서, 물리학, 포물체

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탄성 비탄성 충돌 실험 결과보고서

1. 실험 목적구슬과 진자 간의 충돌을 관찰하여 탄성충돌과 비탄성충돌이 일어날 때 역학적 에너지 보존법칙과 운동량 보존법칙이 어떻게 적용되는지 이해한다.2. 관련 이론가. 초속도 측정질량이 인 구슬이 의 속력으로 질량이 인 진자에 충돌하여 구슬이 진자에 달라붙는다면, 진자는 만큼의 속도를 얻어 일정 높이 에 도달하게 된다. 이때, 운동량은 항상 보존되므로 다음이 성립한다.역학적 에너지 보존에 따라, 다음이 성립한다.이때, 이므로, 다음이 성립한다.나. 완전비탄성충돌운동량은 항상 보존되므로, 다음이 성립한다.구슬과 진자가 충돌하기 전, 계 전체의 운동에너지는 다음과 같다.충돌 후, 계 전체의 운동에너지는 다음과 같다.따라서 다음이 성립한다.다. 완전탄성충돌운동량은 항상 보존되고, 계 전체의 운동에너지도 보존되므로 다음이 성립한다.단, 은 충돌 직후 구슬의 속력이다.따라서 의 속도는 다음과 같다.따라서 충돌 직후 진자의 운동에너지는 다음과 같다.3. 실험 방법4. 실험 결과A 1L10.1mL20.1mm10.4kgm20.2kgv2i=0횟수t1it1ft2fv1iv1fv2f10.21610.73520.17230.46270.13600.580420.21350.63940.17520.46840.15640.570830.26480.90940.21370.37760.11000.467940.26570.98050.21340.37640.10200.468650.24520.84140.19560.40780.11880.5112횟수pipfp 오차율%KiKfK 오차율%10.18970.17656.97850.04390.038811.557420.19200.18284.78730.04500.038913.513830.15480.14248.01920.02920.025313.626940.15430.13939.73660.02900.025014.011350.16720.15517.26190.03410.030111.7847A 2L10.1mL20.1mm10.2kgm20.4kgv2i=0횟수t1it1ft2fv1iv1fv2f10.15080.55720.24270.66310.17950.412020.15230.53420.24570.65660.18720.407030.17620.67140.27920.56750.14890.358240.16480.59530.2610.60680.16800.383150.20760.77890.32850.48170.12840.3044횟수pipfp 오차율%KiKfK 오차율%10.13930.13046.34580.04620.038017.668120.13790.12678.07970.04530.037517.221730.11920.11493.63210.03380.028515.733940.12740.12105.00810.03870.032914.876850.10120.09723.87150.02440.020615.3028B 1L10.1mL20.1mm10.2kgm20.2kgv2i=0횟수t1itfv1ivf이론실험10.18400.40820.54350.27300.245020.19390.35000.51570.25910.285730.19900.44450.50250.25250.225040.19480.42770.51330.25790.233850.20330.43580.49190.24710.2295횟수운동량 pi운동량 pfp오차율%운동E Ki운동E KfDK 오차율%이론실험이론실험10.11410.11410.102410.27740.03100.01560.012519.686120.10830.10830.119410.27240.02790.01400.017121.807730.10550.10550.094010.88760.02650.01330.010620.787740.10780.10780.09779.34190.02770.01390.011417.982350.10330.10330.09597.14460.02540.01280.011013.9112B 2L10.1mL20.1mm10.2kgm20.4kgv2i=0횟수t1itfv1ivf이론실험10.15010.51310.66620.22640.194920.16740.58040.59740.20300.172330.14850.51250.67340.22880.195140.19850.6770.50380.17120.147750.13430.45750.74460.25300.2186횟수운동량 pi운동량 pfp오차율%운동E Ki운동E KfDK 오차율%이론실험이론실험10.03150.13990.120413.91100.04660.01580.011713.3240750120.03520.12540.106515.12160.03750.01270.009214.3894042830.03120.14140.120614.72890.04760.01620.011814.0455148840.04170.10580.091313.71390.02660.00910.006713.1492049750.02820.15640.135113.61190.05820.01980.014813.0585528B 3L10.1mL20.1mm10.4kgm20.2kgv2i=0횟수t1itfv1ivf이론실험10.20380.33140.49070.32550.301820.19290.31370.51840.34390.318830.16760.27290.59670.39580.366440.20280.32840.49310.32710.304550.15200.25880.65790.43650.3864횟수운동량 pi운동량 pfp오차율%운동E Ki운동E KfDK 오차율%이론실험이론실험10.20120.20120.18657.30500.04940.03270.028127.746720.21250.21250.19707.31230.05510.03650.031427.773130.24460.24460.22657.42900.07300.04840.041528.199440.20220.20220.18826.91720.04980.03310.028726.326550.26970.26970.238811.47130.08870.05890.046142.62965. 분석 및 토의사용한 계산식:K = (mv^2)/2p = mvvf = (m1v1i+m2v2i)/(m1+m2)정지해 있는 한 물체에 다른 물체가 충돌하는 경우 물체의 질량과 두 물체간 탄성력에 따라 역학적 에너지 보존법칙과 운동량 보존법칙이 어떻게 나타나는지 실험했다. 이론상 운동에너지와 운동량은 보존되어야 하지만, 대체로 10%~30% 사이의 오차율을 보였다. 이 결과를 통해대체로 완전 비탄성 충돌 실험에서 더 높은 오차율을 보였는데, 이는 비탄성 실험의 장비특성상 두 물체가 충돌하면서 마찰이 생길 수밖에 없기 때문일 것이다. 이를 해결하려면 핀과 범퍼의 구멍이 충돌 시 완전하게 맞아 들어가야한다.거의 모든 상황에서 30% 이하의 오차율을 보였고, 운동량과 운동에너지는 실험값이 이론 값에 비해 낮은 것으로 나왔다. 이는 역학적 에너지 보존법칙과 운동량 보존법칙이 실험에서 어느정도 적용되었기 때문으로 보인다. 실험값이 이론 값보다 낮은 것은 실험 과정에서 에너지가 마찰, 공기저항 등의 이유로 손실되었기 때문일 것이다.6. 주의사항실험 중 포토게이트 조작에 주의한다.두 글라이더의 고무줄 범퍼의 각도를 서로 겹치지 않도록 주의해서 조절한다.7. 참고문헌신규승 외, [일반물리학 실험], 형설출판사, 2022, 65-74p신규승 외, [일반 물리학], 형설출판사, 2019, 89-90, 107p,

자연과학| 2022.06.28| 7페이지| 1,500원| 조회(195)

실험, 보고서, 물리학, 충돌, 탄성

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중력가속도 실험(비탈면) 결과보고서

1. 실험 목적마찰 없는 미끄럼판(air track)을 이용한 가속운동을 통하여 마찰이 없는 등가속도운동을 실현해 봄으로써 가속도운동의 기본개념을 익히고 중력가속도의 값을 측정한다.2. 관련 이론 (요약. A4 1장 내외)마찰을 무시할 때 각도 만큼 기울어진 비탈면 위에 있는 물체에 작용하는 가속도 a의 크기는 gsin θ이다. 여기서 g = 9.8m/s^2 은 중력가속도의 크기이다. 이때 가속도는 시간에 따라 변하지 않으며, 이 경우 경과한 시간 t, 움직인 거리 D, 처음속도 v0 사이에는 다음과 같은 식이 성립한다.D = v0t + (at^2)/2빗면 위에 물체를 가만히 놓은 후 가속운동을 시작할 때 v0 = 0 이므로D = (at^2)/2이 되고, 따라서 빗면 위에서 거리 D를 이동하는 데 걸리는 시간 t를 측정하면g = 2D/((t^2)sinθ)이 식으로부터 중력가속도를 측정할 수 있다.3. 실험 방법실험기구: 에어트랙, 압축공기공급장치포토게이트, 포토게이트 타이머, 포토게이트 고정막대글라이더미터자, 높이조절기, 수평자(1) 수평자를 이용하여 에어트랙의 수평을 맞춘다.(2) 받침목을 이용하여 에어트랙의 한쪽을 높이 h, 8cm만큼 높인다.(3) 포토게이트 타이머를 pulse모드로 하고 글라이더를 이용하여 타이머가 잘 작동하는지확인해본다.(4) 글라이더를 정지상태에서 출발시켜 거리 D, 1m를 지나는 데 걸리는 시간 t를 측정한다. 이때 포토게이트는 글라이더가 출발하자마자 바로 작동할 수 있도록 최대한 글라이더에 가깝게 놓아야 한다.(5) 같은 실험을 5회 정도 반복하여 이동시간 t의 평균값을 구한다.(6) 측정값을 이용하여 중력가속도를 구하고 이론 값과 비교하여 오차를 구한다.(7) 높이 h를 10cm, 12cm로 바꾸어 과정 (4)~(6)을 반복 실험한다.4. 실험 결과D [m]h [m]sin = h/D10.080.08횟수1회2회3회4회5회6회측정값1.58861.60371.59721.58901.59931.5956중력가속도 g (측정값) [m/s^2]오차율 (%)9.820050.136%D [m]h [m]sin = h/D10.100.10횟수1회2회3회4회5회6회측정값1.43451.45171.43431.41041.46071.4383중력가속도 g (측정값) [m/s^2]오차율 (%)9.887601.418%D [m]h [m]sin = h/D10.120.12횟수1회2회3회4회5회6회측정값1.27871.28341.29121.29131.29431.2878중력가속도 g (측정값) [m/s^2]오차율 (%)10.049982.481%5. 분석 및 토의사용한 계산식: g = 2D/((t^2)sinθ)오차율 계산식: (1 – ( 측정값 / 표준값 ) ) × 100 (%)마찰 없는 미끄럼판에서 글라이더를 이용해 중력가속도를 측정하는 실험을 통해 비탈면에서의 중력가속도 값과 표준 값과의 오차율을 계산했다. 측정결과, 중력가속도는 모든 실험에서 오차율 3% 이내로 9.8에 근접하지만 조금 높은 값이 나왔다. 그리고 오차율은 미끄럼판(에어트랙)의 경사가 가팔라질수록 증가하는 양상을 보였다. 이러한 결과와 오차율이 나온 원인은실험 때 에어트랙의 공기압을 최대로 조절했는데, 이 덕분에 글라이더와 미끄럼판 사이의 마찰이 사라졌고, 글라이더의 형태 특성상 공기저항이 굉장히 적어, 글라이더에 작용하는 중력가속도를 제외한 힘의 영향이 크게 감소했을 것이다. 하지만 공기저항, 에어트랙의 압축공기를 비롯한 외부영향이 0이 아니므로 3%이하의 낮은 오차율을 보였을 것으로 추정된다. 이를 해결하기 위해서는 더욱 공기저항을 덜 받을 글라이더를 이용하는 것으로 해결할 수 있을 것이다.더 나아가서, 측정된 중력가속도 값은 이론보다 더 높게 나왔다. 이 현상은 글라이더가 미끄러질 때, 포토게이트가 인식한 시점의 글라이더의 가속도는 0이 아니었을 것이기 때문이다. 수동 특성상 손에서 글라이더를 놓은 시점 이후에 포토게이트가 글라이더를 인식했을 것이고, 그 시간 간격동안 붙은 측정하기 어려운 가속도가 실험에 영향을 주어 이러한 결과가 나온 것으로 생각된다. 이를 해결하기 위해서는 글라이더의 자유낙하의 시작과 측정을 동시에 할 수 있는 장치가 필요할 것이다.에어트랙의 경사도가 높아질수록 오차율이 조금씩 늘어났는데, 에어트랙이 기울어질수록 가속도가 증가했다. 이 오류는 에어트랙과의 마찰이 아닌 에어트랙에서 뿜어져 나오는 공기의 힘이 작게나마 마찰력의 역할을 대신하여, 마찰이 있는 경사면과 마찬가지로 경사가 가파를수록 가속도가 증가한 것으로 보인다. 이를 해결하기 위해서는 어떠한 힘도 가하지 않으면서 마찰이 없는 미끄럼판이 필요할 것이다.6. 실험시 주의사항두 포토게이트 사이의 거리와 에어트랙 한쪽의 높이의 측정값이 정확한지 확인한다.각 회차마다 포토게이트 타이머의 리셋 버튼을 눌러 초기시간이 0인지 확인한다.포토게이트가 글라이더를 정확하게 인식하는지 확인한다.7. 참고문헌신규승 외, [일반물리학 실험], 형설출판사, 2022, 35-42p신규승 외, [일반 물리학], 형설출판사, 2019, 38-42p

자연과학| 2022.06.28| 4페이지| 1,500원| 조회(316)

중력가속도, 실험, 보고서, 물리학, 비탈면

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인터페이스 실험 결과보고서

(1) 실험 목적자유낙하운동하는 물체의 운동을 통하여 마찰이 없는 등가속도운동을 실현해 봄으로써 가속도 운동의 기본개념을 익히고 중력가속도의 값을 측정한다.(2) 관련 이론자유 낙하 운동이란 중력에 의한 운동으로, 공중에서 바닥으로 정지해 있던 물체가 수직으로 떨어지는 것을 자유 낙하 운동이라 한다. 이때, 물체는 떨어지면서 1초에 중력가속도인 9.8m/s씩 가속하게 된다. 물체는 자유 낙하 운동을 하면서 위치에너지가 운동에너지로 전환된다.정지 상태의 질량 m인 구슬을 이용하여 높이 h에서 자유낙하 운동을 시킬 때, 물체에 작용하 는 힘 F는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

자연과학| 2022.06.28| 4페이지| 1,500원| 조회(77)

실험, 보고서, 물리학, 인터페이스, 자유낙하

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운동량 보존 실험 결과보고서

1. 실험 목적 이 실험에서는 운동하는 두 물체가 충돌 전후로 전체 선운동량이 보존됨을 확인한다.<중 략>3. 실험 방법각 실험에 앞서 두 플래그의 길이 및 사용하는 글라이더의 질량을 측정하여 기록한다. 포토게이트는 gate 모드를 사용한다. 여기서 포토게이트 타이머의 read 기능을 사용하는 경우, read를누르게 되면 플래그가 통과하는데 걸린 시간(t1+t2)이 누적되어 나오므로 유의하여 실험을 진행한다.실험 A. 정지해 있는 m2에 움직이는 m1이 충돌하는 경우 (m1 = m2)➀ 두 글라이더의 질량을 갖게 둔다.➁ 글라이더 2를 두 포토게이트의 중간에 위치시키고 글라이더 1을 왼쪽 포토게이트 1의 왼편에서부터 글라이더 2쪽으로 민다.

자연과학| 2022.06.28| 5페이지| 1,500원| 조회(143)

실험, 보고서, 물리학, 운동량, 보존

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포물체 운동 실험 결과보고서

1. 실험 목적물체가 지표면에 대해 기울어진 방향으로 발사된 경우의 운동을 살펴보고, 이 물체의 운동이 발사각도에 따라 어떤 변화를 보이는지 관찰함으로써 중력에 의한 포물선운동을 이해한다.2. 관련 이론지표면 가까이에서 중력의 영향을 받는 포사체의 운동은 공기의 마찰을 무시하면 수평방향으로는 등속도운동을 하고, 수직방향으로는 등가속도운동을 한다.크기를 무시할 수 있는 물체를 수평방향에 대해 θ만큼 기울어진 각도로 시간 t = 0에 v0의 초속도로 발사한다면 발사 후 경과시간 t에서의 수평방향 속도는 v0cosθ이고, 수직방향 속도는 v0sinθ – g*t이다. 여기에서 g는 중력 가속도이다.이를 이용하면 출발점 (x, y) = (0, 0) 을 기준으로 할 때 수직방향의 위치는Y = (v0sinθ)t – (g*t^2)/2이다. 포사체가 최고높이에 다다른 순간 t = t(H)에 수직방향속도가 0이 되므로 v0sinθ – g*t(H) =0 이고, 따라서t(H) = (v0sinθ)/g이다. 따라서 최고도달높이 y(t = t(H)) = y(H)는 다음과 같이 주어진다.y = (v0sinθ)^2/2g수평방향 최고도달거리 x = x(R)에 도달하기까지 걸린 시간 t = t(R)은 포사체가 최고점에 올라갔다가 다시 y = 0에 도달한 시간이므로, t(R) = 2t(H) = (2v0sinθ)/g이고, 최고도달거리 x(R)은 다음과 같다.x(R) = v0*t(R) = (v0^2*sin2θ)/g초기속도 v0를 실험적으로 결정하려면 탁자 위에서 발사대(론처)를 수평으로 두고 공을 쏘아 바닥에 떨어뜨리고, 수평, 수직방향 이동거리를 측정하여 구할 수 있다.이때 수평이동거리는 x = v0*t이고, 수직이동거리는 y = (g*t^2)/2에서 낙하시간이 t = √(2y/g) 로 주어지므로 이로부터 초기속도를V0 = x√(g/2y)와 같이 구할 수 있다.3. 실험 방법A. 초속도 측정 실험1) 발사대를 지면과 수평이 되도록 맞추어 놓는다. 이때 발사대 옆에 달린 각도기의 눈금이 0으로 맞추어진 것을 확인한다.2) 두 포토게이트를 발사대 앞에 나란히 놓고 타이머를 pulse 모드로 맞춘다.3) 구슬을 발사하여 구슬이 두 포토게이트 사이를 지나는데 걸린 시간 t를 두타이머의 시간 차이로부터 측정한다.4) 구슬 발사를 5번 반복하여 시간 t의 평균값을 구한 후 두 포토게이트 사이의 거리 (포토게이트의 머리 부분 사이의 거리) L을 측정하여 구슬의 발사 초기속도를 구한다.B. 수평이동거리 측정1) 발사대와 지면과의 각도를 20“로 맞춘다.2) 포토게이트를 발사대 바로 앞에 설치하고, 충격을 가하면 작동하는 포토타이머 플레이트를 구슬이 떨어질 위치에 놓는다.3) 두 포토타이머를 pulse 모드에 놓고 구슬을 발사한다.4) 구슬이 발사대로부터 플레이트까지 날아간 거리 ×와 이때 걸린 시간 t를 기록하고, 이과정을 3회 반복 실험한다.5) 각도를 10도씩 올려가면서 과정 2~4를 반복한다.6) 앞에서 구한 초기속도 v0 측정값을 이용하여 포물체의 이동시간 t와 수평 이동거리 x를계산하여 실제 측정된 t값과 수평이동거리 ×와 비교하여 본다.C. 최대 수평이동거리와 발사각 측정1) 발사대와 지면 사이의 각도를 41~49도 사이에서 1도씩 바꾸어 가면서 실험 B의 과정 2~4를 반복한다.2) 각 발사각도에 대해서 수평방향으로 날아간 거리 x를 측정하여 가장 멀리 날아간 거리와 그 때의 발사각도를 찾는다.4. 실험 결과횟수1회2회3회4회5회6회7회8회평균값측정값 m/s3.554.164.194.124.194.034.033.723.999발사각도20°30°40°50°60°70°측정횟수x (m)t (s)x (m)t (s)x (m)t (s)x (m)t (s)x (m)t (s)x (m)t (s)1회1.050.271.450.401.690.531.660.631.420.701.080.772회0.960.271.450.401.6850.531.610.621.410.701.100.753회1.000.271.4350.391.6150.521.6650.631.4050.701.130.78평균값1.000.271.4450.3961.6630.5261.6450.6261.4120.701.1030.767이론값1.0480.2781.4120.4081.600.5241.6060.6251.4120.7061.040.766오차율(%)4.592.882.342.943.940.382.420.1600.856.060.13y (m)0.0950.2040.3370.4790.6120.720(y = 최고도달 높이 m)각도41°42°43°44°45°46°47°48°49°도달 거리 x (cm)174/172167/167173/173174/173.5174/174172/171.5171/171171/171170.5/170.5최대도달 각도 (°)45최대도달거리 (cm)1745. 분석 및 토의사용한 계산식: y = (v0sinθ)^2/2g, t = 2(v0sinθ)/g, x = (v0^2*sin2θ)/g오차율 계산식: (1 – ( 측정값 / 표준값 ) ) × 100 (%)발사대를 통해 물체가 기울어진 방향으로 발사된 경우에 발사각도에 따라 어떤 변화를 보이는지 관찰 후 이론 값과 비교하였고, 측정한 초기속도와 각도를 이용해 물체의 최고 도달높이를 계산했다. 그리고 어느 각도에서 최대거리에 도달하는지 또한 측정하였다. 측정결과, 대체로 3%이하의 오차율을 보였으며, 계산된 최고 도달높이는 각도가 증가할수록 높아지는 양상을 보였다. 최대 도달거리는 45°에서 달성되는 것으로 관찰되었다. 이러한 결과와 오차가 나온 원인은물체를 손과 스프링을 이용해 발사하는 방식이므로, 측정된 시작속도 v0와 같이 각 발사 때 마다 +-오차가 생기는데, 이 때문에 이론 값과의 차이가 생긴 것으로 추정된다. 이는 더 정확하고 좋은 성능의 장비를 사용하거나 사용된 횟수가 적은 새 장비를 사용하는 것으로 해결 가능할 것이다.물체의 도달거리와 날아간 시간이 이론 값보다 낮은 경우도 있었는데, 이는 발사과정에서 용수철의 힘이 부족했거나, 공기저항으로 인한 결과로 보인다. 이 오차를 해결하려면 공기저항이 없는 진공상태에서의 실험진행이 필요할 것이다.또한, 물체의 발사 높이와 플레이트의 높이에 발견하지 못한 차이가 있었다면, 날아간 거리와 시간에 영향을 주었을 것이다. 이를 해결하기 위해서는 물체가 용수철에서 떠나는 정확한 위치를 파악하여야 한다.물체가 플레이트에 착지 시 거리 측정용 종이가 미끄러졌거나, 측정 시 다른 실험의 착지 위치와 착각해 오차가 생겼을 수도 있다. 이는 종이를 테이프를 이용해 고정하고, 실험 때마다 측정용 종이를 갈아주는 것으로 해결 가능할 것이다.6. 실험시 주의사항발사대의 각도를 조정한 후 각도에 오차가 생기지 않도록 주의한다.포물체가 떨어진 위치로 수평 이동거리 x를 측정할 때 이전 실험의 측정 위치와 헷갈리지 않도록 주의한다.7. 참고문헌신규승 외, [일반물리학 실험], 형설출판사, 2022, 35-42p신규승 외, [일반 물리학], 형설출판사, 2019, 42-44p

자연과학| 2022.06.28| 5페이지| 1,500원| 조회(164)

운동, 실험, 보고서, 물리학, 포물체

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