기초 물리학 포물선 운동 보고서

목차

1. 실험 결과

2. 토의 및 고찰

3. 결 론

본문내용

수평으로부터의 각도 = 50°
(i)에서 구한 초기 속도 = 3.25 m/s
측정한 수직거리 = 0.1500 m
계산한 공의 날아가는 시간
=> 높이 0.1500m에서 초기속도 3.25×sin50°m/s로 수직 위로 던진 공의 비행시간
= 0.2540 s(상행) + 0.3085 s(하행) = 0.5625 s(전체시간)
최대로 올라간 높이 : 0.1500 m + 0.3162 m = 0.4662 m
계산된 공이 날아간 수평거리 = 3.25×cos50°m/s × 0.5625 s = 1.175 m
실험 횟수
공이 날아간 수평거리(m)
1
1.1152
2
1.1185
3
1.1253
4
1.1230
5
1.1406
6
1.1485
7
1.1508
8
1.1532
9
1.1550
10
1.1581
평 균
1.1388
수평거리의 오차계산 = 100×(1.1388-1.175)/1.175 = 20.58%
(iii) 에너지 보존법칙
(b)-(i)에서 구한 초기속도 = 3.24 m/s
실험 횟수
수직 도달거리(m)
1
0.492
2
0.499
3
0.483
4
0.483
5
0.486
6
0.473
7
0.462
8
0.461
9
0.465
10
0.462
평 균
0.476
공의 최대 도달거리
0.476 m
공의 질량
9.89 g
처음 운동 에너지
0.0519 J
마지막 위치 에너지
0.0461 J
퍼센트 오차
11.1% 손실
(c) 포물선 운동 실험
(i) 같은 높이에 떨어지도록 쏘기 - 각도에 따른 수평거리
각도
실험횟수
20。
40。
60。
80。
1
0.6265
0.9280
0.7295
0.4523
2
0.6260
0.9285
0.7393
0.4555
3
0.6355
0.9467
0.7568
0.4698
4
0.6405
0.9813
0.7623
0.4675
평 균
0.6321
0.9461
0.7469
0.4612
(ii) 탁자에서 바닥으로 쏘기 - 각도에 따른 수평거리
각도
실험횟수
20。
40。
60。
80。
1
0.8537
1.0636
1.0223
0.5632
2
0.8590
1.0700
1.0254
0.5644
3
0.8682
1.0713
1.0606
0.5685
4
0.8688
1.0921
1.0680
0.5703
평 균
0.8624
1.0742
1.0440
0.5666
2. 토의 및 고찰
(b)-(ii)의 50。로 발사하는 실험을 제외하고는 오차가 크지 않았다. 특히 45。의 경우 이론값과 약 5%밖에 차이가 나이 않을 정도로 정확하게 나왔다. 하지만 역시나 오차가 발생했는데 이는 공기의 마찰을 무시하고 수식으로 계산하지만 실제로는 공기가 존재한다는 것이 오차의 큰 원인이 된다. 각도가 높아질수록 공이 공중에 떠 있는 시간이 많아지고 이에 따라 오차가 더 커지게 된다. 또한 역학적 에너지가 보존되기 위해서는 기타 다른 에너지의 발생이 없어야 하는데 공이 발사, 날아가면서 내는 소리 및 열 에너지도 오차를 발생시킨다. 마지막으로 투사물 발사기의 각도가 0。일 때 용수철과 공이 제대로 밀착되지 않아 초기 속도에서 차이가 나는 오차가 발생하였다.
3. 결 론
중고등학교 때부터 흔히 들어왔던 에너지 보존에 관한 실험을 직접 해볼 수 있는 기회였다. 일상 생활에서는 공기의 마찰 등 여러 오차가 발생할 수 있음을 알고 있었기에 오차가 클 것이라고 예상했다. 하지만 예상보다는 오차도 적고 비교적 정밀한 실험이 되었다. 투사물 발사기를 고정시키고 한 방향으로만 발사해도 양 옆으로 공이 발사되는 원인은 알 수 없었다. 이것 또한 오차의 원인으로 작용하는 것이었지만 각도가 틀어지는 원인 파악 및 보정을 할 수 없었다. 기회가 된다면 이것의 원인과 보정 방법을 더 학습하고 싶다.

키워드

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