#1 Projectile Motion

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카이스트 일반물리학실험 A+ 받은 자료입니다.

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본문내용

#1 Projectile Motion
실험목적
1. 중력이 일정하게 작용하는 곳에서의 포사체의 운동을 통하여 일정한 각도로 발사된 물체의 운동을 이해할 수 있다.
2. 역학적 에너지 보존의 법칙에 대해 안다.
이론적 배경
◎ 포물선 운동
수평방향 운동 : 포사체가 작아 공기저항을 무시할 수 있다. 따라서 포사체의 x축 수평방향 운동에서 포사체는 등속직선운동을 한다.
수직방향 운동 : 공기저항력과 중력이 작용하는데 중력에 비해 공기저항력이 매우 작기 때문에 무시할 수 있으므로 y축 수직방향 운동으로는 중력에 의한 등가속도 운동을 한다.
임의의 각 , 초기속도 로 발사한 경우, 초기속도는 , 이다. 이를 이용해 x좌표와 y좌표를 구해보면 , 임을 알 수 있다 (단, , 는 초기 위치).
여기서 시간 t를 소거시키면 경로방정식 를 얻을 수 있다.
·최고점까지의 도달 시간 : 최고점까지의 도달 시간 는 일 때의 시간이므로 에서 구하면 임을 알 수 있다.
·최고점의 높이 : 연직 방향의 초속도 이고, 최고점에서의 이므로 을 통해 최고점의 높이를 구하면 임을 알 수 있다.
·수평도달거리 : 수평 방향으로는 초속도 로 등속도 운동을 하므로 초 동안 운동한 거리 이 된다.
실험 과정
1. 준비물
Projectile Launcher, 플라스틱 공, I-CA System, 클램프
2. 실험방법
① Projectile Launcher를 테이블 위에 올려놓고 클램프로 고정시킨 후 카메라의 위치를 적절히 조절한다.
② 40~50사이의 각으로 각도와 세기를 바꾸어가며 실험한다.
③ 발사된 플라스틱 공을 카메라와 I-CA System을 이용해서 궤적을 추적한다.
④ 데이터를 이용해서 역학적 에너지 보존법칙에 적용해본다.

참고 자료

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