일반물리학실험 예비&결과보고서 Tracker 프로그램을 사용한 포물선 운동

목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험 기구 및 재료
4. 실험 방법
5. 측정값
6. 실험 결과
7. 결과에 대한 논의
8. 결론
9. 참고 문헌 및 출처

본문내용

1. 실험 방법
① 발사기의 각을 약 30°에 맞추고 자를 바닥에 궤적과 나란히 둔다.
② 카메라와 실험대를 약 2m의 간격을 두고 마주보게 한다.
③ 카메라를 켜고 궤적이 전부 들어오면서 쇠공과 발사대가 잘 드러나도록 초점을 맞춘다.
④ 방아쇠를 당긴 후 녹화를 하고, 제대로 녹화되었는지 영상을 확인한다.
⑤ Tracker 프로그램으로 길이 교정, 좌표축 설정, 질점을 확인한다.
⑥ 시간에 따른 질점의 위치를 분석하고 이를 x방향, y방향의 그래프로 나타낸다.
⑦ 발사 각도를 45°로 맞추고 ③~⑥의 과정을 반복한다.

2. 측정값
각도 : 30°
초기속도를 이용하여 구한 각도 : 18.0±0.1°
수평방향 초기위치() : 4.99cm
수직방향 초기위치() : 1.63cm

<중 략>

그림8은 각도가 30°일 때 일정한 시간 동안 변화하는 수평방향의 속도의 관계를 보여주는 그래프이다. 이론에 따르면 수평방향의 속도는 로 일정해야 하는데, 제일 처음 속도가 0일 때를 제외하고 값이 약간씩 증가했다. 표준오차 내에서는 일정한 속력으로 움직인다고 할 수는 있으나, 이론과는 다소 차이가 있다고 볼 수 있다. 처음 출발할 때의 속도를 제외하고 그 다음 구간부터의 데이터를 바탕으로 그래프를 그린 후 최소제곱법으로 기울기와 표준오차를 구한 결과 각각 126.3과 322.65의 결과값을 얻을 수 있었다. 시간-속도의 그래프에서 기울기는 가속도를 뜻하므로 각도가 30°일 때 쇠공은 의 가속도를 가진다고 할 수 있다.
각도가 45°일 때는 그림10을 통해 30°일 때와는 다르게 처음 속도를 제외하고 값이 미세하게 감소하고 있음을 확인할 수 있다. 이 역시 표준오차 내에서는 일정한 속력이라고 할 수 있으나 이론과 완전히 일치하지는 않는다. 마찬가지로 그래프를 그린 후 최소제곱법을 사용하여 구한 기울기와 표준오차는 –19.872와 207.51이다. 기울기가 가속도를 의미하기 때문에 각도가 45°일 때 쇠공은 의 가속도를 가진다.

참고 자료

부산대학교 물리학교재편찬위원회, 일반물리학실험 제4판, 청문각, 2017