포물선 운동, 자유낙하 운동, 역학적 에너지 보존에 대한 실험

소개글

포물선 운동, 자유낙하 운동, 역학적 에너지 보존에 대한 실험입니다

목차

1. Introduction
2. Theory
3. Experiment set-up and procedure
4. Result and analysis
5. Conclusion
6. Reference

본문내용

1. Introduction
이번 실험에서 우리는 물체의 세 가지 운동을 관찰 하였다. 먼저 우리는 물체를 쏘아주는 기구를 이용하여 물체가 포물선 운동을 하는 것을 관찰 하였고, 다음으로 물체를 위에서 압력으로 잡아주는 기구를 이용하여 물체를 잡아두었다가 떨어트리는 방식으로 자유낙하 운동을 관찰 하였다. 마지막으로 에너지 보존 법칙을 관찰 하였는데, 높은 곳에 있던 물체가 레일 위를 굴러 떨어지면서 위치에 따른 에너지가 보존되는지 살펴보았다.

2. Theory
그림 포물선 운동 하는 물체의 궤적
1) 포물선 운동
포물선 운동은 아래 방향으로 중력이 작용 할 때에 옆의 그림과 같이 지면에 비스듬히 물체를 던졌을 때 관찰 할 수 있는 운동이다.
물체는 수직방향으로는 -g의 가속도를 가지고 등가속도 운동을 하지만 수평방향으로는 아무런 힘이 작용하지 않아 등속운동을 하게 된다.
이를 식으로 나타내면 다음과 같다.


2) 자유 낙하
자유 낙하 운동은 초기속도가 0인 상태에서 중력가속도에 의해 아래로 등가속도운동 하는 것을 의미한다. 따라서 그 때의 운동을 식으로 나타내면 다음과 같다.


3) 역학적 에너지 보존
역학적 에너지는 크게 운동에너지와 위치에너지로 나누어진다. 그리고 이 두 에너지의 합은 항상 보존되는데 이를 역학적 에너지 보존이라 한다. 따라서 위치에너지가 감소하면 운동에너지가 증가하고 위치에너지가 증가하면 운동에너지는 감소하게 되는 것이다.

3. Experiment set-up and procedure
[실험 1]
1) 공을 쏘아주는 기구에 공을 넣고 원하는 각도에 맞게 기울여 준 다음 공을 쏘아준다.
2) I-CA로 공이 운동하는 것을 찍어 T-X, T-Y그래프를 그려 각 축에 대해서 어떤 운동을 했는지 관찰한다.

[실험 2]
1) 압력으로 공을 잡아주는 기구에 공을 붙여서 공을 공중에 잡아둔다.
2) 압력을 풀어 공을 자유낙하 시키고 이를 I-CA로 촬영한다.
3) T-Y그래프를 그려 이 공이 어떤 가속도로 낙하하고 있는지 관찰한다.

참고 자료

Raymond A. Serway, John W. Jewett , "Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics" 6th edition ,Chap 2 Motion in dimension, Chap 4 Motion in Two Dimensions (2005)
Richard wolfson, "Essential university physics" Volume 1, Chap 2 Motion in a Straight Line, Chap 3 Motion in Two and Three Dimensions (2007)