[물리학및실험] 탄동진자 / A+

소개글

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목차

1. 실험제목
2. 실험목적
3. 실험기구
4. 원리 및 이론, 실험 방법
5. 실험치(실험 데이터)
6. 실험결과, 오차 분석
7. 결론

본문내용

1. 실험 제목 : 탄동진자, 역학적 에너지 보존법칙

2. 실험목적
: 선운동량 보존, 역학적 에너지 보존 및 포물체 운동을 이해한다.

3. 실험 기구
탄동진자(SG-7140), 종이와 먹지, 버니어 캘리퍼, 미터자, 발사구, 연직추

4. 원리 및 이론, 실험 방법
(A) 탄동진자 실험
질량이 m, 속력이 v인 탄환을 질량이 M인 정지해 있는 진자에 수평방향으로 쏘면, 충돌 전후 운동량은 보존된다. 충돌 순간 탄환+진자가 합체가 되어 속력 V로 움직이면 운동량 보존 식은 mv=(m+M)V 이다.
합체(탄환+진자)가 속력 V를 얻어 흔들려 질량중심이 최대높이까지 도달하였을 때, 충돌 순간의 운동에너지는 모두 위치에너지로 변환된다. 질량 중심이 올라간 최대 높이를 h라 하면, ((m+M)V^2)/2=(m+M)gh가 성립한다. 위 식으로부터 탄환의 초기 속력은 다음과 같이 주어진다. v=(m+M/m)*(2gh)^1/2
합체가 최고 높이일 때, 수직축으로부터 각도를 θ, 진자의 회전축으로부터 질량중심까지의 거리를 R이라고 하면, 합체의 최고 높이는 다음과 같이 주어진다. h=R(1-cosθ) 이 식을 위 식에 대입하면 탄환의 초기속력은 다음과 같이 표현된다. v=(m+M/m)*(2gR(1-cosθ))^1/2

(B) 포물체 실험
탄환이 초기속력 v0=v를 가지고 수평으로부터 θ의 각도로 발사되었을 때, 이 탄환은 x축 방향으로는 등속운동을, y축 방향으로는 등가속도 운동을 한다. 따라서, 시간 t일 때, x위치와 y위치는 다음과 같이 주어진다.

* 실험방법
(A) 탄동진자 실험
1) 탄동진자를 테이블의 가장자리에 설치하고, 진자가 충분히 연직방향인가를 확인한다. 각도지시침을 진자와 접촉시켰을 때 지시침이 0을 가리키도록 한다.
2) 발사체를 조절하여 진자의 끝과 발사체 끝이 겨우 맞닫도록 조절한 후 조임나사를 조인다.
3) 장전 손잡이를 이용하여 발사체의 세기를 1단으로 조정한 후 탄환을 조심스레 발사체 안으로 넣는다.

참고 자료

없음