등가속도 운동 예비 , 실험보고서

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목차

등가속도 운동 실험보고서

등가속도 운동 예비보고서
1.실험결과
2.실험 사신
3.분석 및 고찰

본문내용

등가속도 운동 실험 예비보고서
등가속도 운동
1.실험목적
마찰이 없는 에어트랙에서 뉴튼의 운동 2법칙을 영상분석시스템을 이용하여 확인한다.
2.기본원리
힘 를 받는 질점 m의 뉴튼 운동방정식은 아래와 같다.
=ma (3-1)
여기서 a는 가속도이다.
일정 힘이 작용하는 경우에 속도를 시간의 함수로 표시하면
(t)=+ (3-2)
인 경우에 질점의 위치 는
(t)=+t+a (3-3)
이고,와 는 t = 0에서의 속도와 위치 벡터이다.
실험에서 얻은 질점의 추세식이
(3-4)
일 때, 실험에 의한 질점의 가속도는
=2A (3-5)
이 실험의 경우 운동은 1차원이며 추와 추걸이에 의해 만들어진 힘은 아래와 같다.
g (3-6)
여기서 g는 중력가속도이다.
글라이더의 총 질량이 이면 운동 방정식은 아래와 같이 주어진다.
()a=g (3-7)
계산을 통해 얻어진 가속도는
(3-8)
이다.
3. 기구 및 장치
그림 3-1 에어트랙 장치
에어트랙은 긴 트랙에 공기를 강하게 가하여 일정하게 뚫린 작은 구멍으로 공기가
분출되어 트랙 상의 물체를 공기가 받쳐주어 마찰이 없는 상태에서의 운동을 실험할
수 있도록 만든 실험 기기다.
① 에어트랙 : 길이 2m,수평 조절발
② 송풍기 : 전원 220V용, 퓨즈 250V, 5A용
③ 송풍 연결 호스 :길이 1.5m
④ 글라이더 2대 : 글라이더의 아래 면에 흠이 생기지 않아야 한다.
⑤ 범퍼(완충기)
⑥ 글라이더용 추
⑦ 등가속도 운동을 실험하기 위한 도르래 및 추, 추걸이, 실
⑧ 전자저울
⑨ 영상분석시스템(I-CA)
4. 실험방법
(1) 좌표계 설정
① 그림 3-2와 같이 에어트랙에 기준자를 올려 놓는다.
② 송풍기를 켠 상태에서 글라이더의 움직임을 보고 에어트랙의 수평을 잡는다.
③ 영상분석프로그램을 실행하고 카메라 정렬을 실행한다.
④ 출력되는 화면을 보면서 카메라를 정위치한다.
⑤ 화면캡처를 실행한다.
⑥ 파일명을 설정하고 화면을 캡처한다.
⑦ 좌표계 설정을 실행하고 위의 ⑥에서 저장한 파일을 불러온다.
⑧ 좌표계를 설정한다.
그림 3-2 좌표계 설정
(2) 뉴튼의 2법칙
① 그림 3-2과 같이 에어트랙에 글라이더를 올려놓는다. 그림에는 이해를 돕기 위하여
글라이더와 추를 연결하는 실을 짧게 하였으나 실제로는 에어트랙 길이의 절반정도로
연결하여야 한다.
그림 3-3 뉴튼의 2법칙
② 영상분석프로그램을 실행하고 화면캡처를 실행한다.
③ 파일명을 설정하고 화면을 캡처한다.
④ 글라이더를 화면의 왼쪽에 놓고 손으로 잡고 있다가 놓는다. 이때 글라이더는 추에 의한
중력으로 오른쪽으로 운동하게 된다.
⑤ 캡처된 동영상을 저장한다.
⑥ 분석메뉴를 실행하고 위의 ⑤에서 저장한 파일을 불러온다.
⑦ 분석을 실행한다. 분석은 피사체의 개수는 1로 한다.
출력되는 글라이더의 궤적을 그림파일로 저장한다.
⑨ 분석된 시간에 따른 글라이더의 좌표를 저장한다.
⑩ 그래프 보기를 클릭한다. 그래프는 T-X, 피사체 1로 하고, 추세서은 2차로 지정
한다.
⑪ 출력되는 그래프를 저장한다.
⑫ 그래프가 2차함수로 주어짐을 확인하고 식 (3-5)를 이용하여 물체의 실험 가속도
a'을 구한다.
⑬ 글라이더와 추의 무게를 측정한다.
⑭ 식 (3-8)을 이용하여 계산 가속도 a‘을 얻는다.
⑮ 글라이더에 추를 올려놓고 위의 과정을 반복한다.
그림 3-4 뉴튼의 2법칙에서 글라이더의 궤적
그림 3-5 뉴튼의 2법칙에서의 글라이더의 좌표
그림 3-6 뉴튼의 2법칙에서 그래프
실험보고서 3
실험제목 : 등가속도 운동
목차
①서론
1. 실험목적
2. 실험원리
②본론
3. 실험장치
4. 실험방법
③결론
5. 실험결과
6. 분석 및 토의
7. 참고문헌 및 출처
5. 실험결과
1회
2회
3회
추의 질량()
154.190g
164.330g
174.220g
글라이더의 질량()
179.200g
179.200g
179.200g
T-X 그래프의 추세식
가속도-측정치()
89.304
106.500
149.070
가속도-계산치(a)
453.241
468.790
483.095
상대오차
80.294%
77.282%
69.144%
(1)추세선
(2) 글라이더의 궤적, 좌표, 그래프
①1회
②2회
③3회
6. 분석 및 토의
실험을 하고 결과보고서를 쓰면서 오차가 너무 많이 나와서 여러 가지 가능성을 생각해보았다. 실험을 할 때에는 제대로 한 것 같았지만 생각보다 오차가 심하게 많이 생겼다.
그 이유는 동영상을 찍는 중에 추가 땅에 닿아버렸기 때문이다. 분석하기 전에 편집할 때 추가 땅에 닿았을 때 까지만 잘라서 분석하려고 했지만 잘 안된 것 같다.그래서 오차가 심하게 많이 난 것 같다.

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등가속도 운동,   일반물리학 실험,   등가속도 운동 실험