[일반물리학실험] 에어테이블 결과 보고서(Advanced Air Table) - 에어테이블을 이용한 속도의 벡터합(I-CA 시스템 사용법), 경사면에서의 중력 가속도 측정, 경사면에서의 포사체 운동, 2차원 충돌 실험

소개글

[일반물리학실험] 에어테이블 결과 보고서(Advanced Air Table) - 에어테이블을 이용한 속도의 벡터합(I-CA 시스템 사용법), 경사면에서의 중력 가속도 측정, 경사면에서의 포사체 운동, 2차원 충돌 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

일반물리학실험 - 에어테이블 결과 보고서(Advanced Air Table)

Ⅰ. 에어테이블을 이용한 속도의 벡터합(I-CA 시스템 사용법)
1. 실험방법
2. 측정값
3. 실험결과
4. 결과에 대한 논의
5. 결론

II. 에어테이블을 이용한 경사면에서의 중력 가속도 측정
1. 실험방법
2. 측정값
3. 실험결과
4. 결과에 대한 논의
5. 결론

III. 에어테이블을 이용한 경사면에서의 포사체 운동
1. 실험방법
2. 측정값
3. 실험결과
4. 결과에 대한 논의
5. 결론

IV. 에어테이블을 이용한 2차원 충돌 실험
1. 실험방법
2. 측정값
3. 실험결과
4. 결과에 대한 논의
5. 결론
6. 참고문헌

본문내용

림13), 그림15)에서의 기울기다. 그리고 는 각각 그림14), 그림16)의 그래프의 식을 미분했을 때의 기울기다. 포사각도는 I-CA시스템으로부터 얻은 값이고 최고점 높이 H, 수평도달거리 R, 수평도달거리 소요 시간 T 등은 측정값을 보고 구하였다. 초기운동에너지는 으로 계산하여 구했고, 최고점에너지는 최고점 높이 H 에서의 위치에너지, 즉 로 계산하였다. 이론값의 H, R, T 는
와 같이 계산하여 구했다.
4. 결과에 대한 논의
보고서를 작성하기 위하여 저장해두었던 추체선 그래프를 확인했는데 실제 실험에 비해 시간이 많게 기록되어있었다. 그래서 여러 값들이 정확하지 않다. 그러나 정확하게 얼마나 잘못되었는지 알 수 없어서 역으로 g에 를 대입하고 t만을 미지수로 두어 로 계산해주었더니 그래프에서의 1초가 실제로 0.2초임을 알아냈다. 무엇에 의하여 이렇게 되었는지는 알 수가 없으나 시스템 상의 문제라고 생각된다.
5. 결론
이 실험은 마찰이 없는 경사면에서의 포사체의 포물선 운동을 통하여 위치에너지와 운동에너지의 에너지보존을 확인하는 실험이다. 의 식을 이용하여 에너지보존을 확인한다.
IV. 에어테이블을 이용한 2차원 충돌 실험
1. 실험방법
1. 에어테이블을 평평한 테이블 위에 두고 완전히 수평인지 확인한다. 그리고 실험에 이용할 PUCK의 질량을 측정한다.
2. 에어테이블 위에 카메라를 설치한다. 이 때 색코드가 잘 인식되도록 카메라를 조정한다.
3. 에어테이블 위에 기준자를 올려놓고 좌표계를 설정한다.
4. I-CA시스템에서 캡쳐 시작 버튼을 누른다.
6. 두 개의 PUCK을 양손을 이용하여 그림19)과 같이 충돌시킨다.
그림 19) 실험 4-1 피사체1, 피사체2의 충돌
7. 충돌하기 전까지의 각각의 PUCK의 속도를 구하고 충돌한 후의 속도를 구한다.
8. 충돌이 끝나면 캡쳐를 끝낸다.
9. 분석메뉴를 통해 피사체1,2의 충돌 전후의 T-X그래프를 각각 구한다. 1차함수로 주어지는지 확인한다.
2.측정값
Time(s)
x1좌표
y1좌표
x2좌표
y2좌표
0.000
0.601
-5.047
22.833
17.666
0.200
2.884
-2.403
19.949
13.700
0.400
5.288
0.000
17.065
9.614
0.600
7.691
7.691
14.301
5.648
표11) 실험 4-1 충돌 전
Time(s)
x1좌표
y1좌표
x2좌표
y2좌표
0.000
6.129
4.206
15.382
2.764
0.200
2.524
5.167
18.266
0.361
0.400
-1.081
6.279
21.151
-2.042
표12) 실험 4-1 충돌 후
Time(s)
x1좌표
y1좌표
x2좌표
y2좌표
0.000
4.326
19.588
26.438
-9.974
0.200
8.052
15.142
24.395
-7.811
0.400
11.777
10.816
22.352
-5.768
0.600
15.382
6.369
20.430
-3.605
표13) 실험 4-2 충돌 전
Time(s)
x1좌표
y1좌표
x2좌표
y2좌표
0.000
21.030
6.249
18.026
-7.330
0.200
23.314
8.773
17.185
-11.777
0.400
25.597
11.537
16.464
-16.223
표14) 실험 4-2 충돌 후
피사체 질량(g)
피사체1
24.5g
피사체2
24.5g
구분
항목
1회
2회
충돌 전
피사체1의 속도
11.8
18.4
12.6
-22.0
피사체2의 속도
-14.2
-10.0
-20.0
10.6
성분별 총 운동량
58.8
205.8
181.3
279.3
총 에너지
11020.6
12677.8
충돌 후
피사체1의 속도
-18.0
13.9
5.1
13.2
피사체2의 속도
14.4
-3.9
-12.0
-22.2
성분별 총 운동량
88.2
245.0
169.1
220.5
총 에너지
8591.8
10724.9
결과
운동량 변화량
29.4
39.2
오차(%)
50%
19%
12.2
58.8
오차(%)
6.7%
21%
에너지 변화량
2428.8
1952.9
차이(%)
22%
15.4%
표15) 실험 4 전체 측정값
<실험 1>
그림20) 충돌 전 피사체1 T-X 그래프 그림21) 충돌 전 피사체2 T-X 그래프
그림22) 충돌 전 피사체1 T-Y 그래프 그림23) 충돌 전 피사체2 T-Y 그래프
그림24) 충돌 후 피사체1 T-X 그래프 그림25) 충돌 후 피사체2 T-X 그래프
그림26) 충돌 후 피사체1 T-Y 그래프 그림27) 충돌 후 피사체2 T-Y 그래프
<실험2>
그림28) 충돌 전 피사체1 T-X 그래프 그림29) 충돌 후 피사체2 T-X 그래프
그림30) 충돌 전 피사체1 T-Y 그래프 그림31) 충돌 후 피사체2 T-Y 그래프
그림32) 충돌 후 피사체1 T-X 그래프 그림33) 충돌 후 피사체2 T-X 그래프
그림34) 충돌 후 피사체 1 T-Y 그래프 그림35) 충돌 후 피사체2 T-Y 그래프
3. 실험결과
I-CA 시스템의 분석메뉴를 통하여 피사체 1,2의 x,y축 방향으로의 충돌 전 속도와 충돌 후 속도를 각각 구할 수 있다. 운동량은 식을 통하여 구할 수 있다. 총 에너지는 을 계산하여 구할 수 있다. 그리고 운동량 보존 법칙인
을 이용한다.
4. 결과에 대한 논의
이 실험은 운동량보존법칙에 대해 알아보는 실험이었다. 예상하기로는 충돌 전후 피사체1,2의 운동량의 합이 같아야하는데 실제 실험결과 그 값이 달랐다. 그 이유로는 아무리 에어블로어를 켰다지만 완전히 마찰이 사라지지 않아서 그렇다고 생각한다. 그리고 PUCK끼리 서로 완전탄성충돌을 하지 않았기 때문이라고 생각한다.
5. 결론
이 실험은 마찰이 없는 평면에서 두 물체를 충돌시켜 그 전후의 운동량이 보존되는지 알아보는 실험이다. 따라서 두 물체의 질량과 충돌 전 후의 속력을 측정하고 에서 피사체 1,2의 운동량의 합이 충돌 전후에 보존되는지 알아본다. 그 결과 이론상으로는 운동량의 합이 충돌 전후에 같아야하지만 달랐고, 그 이유로는 마찰이 완전히 사라지지 않아서 그렇거나 공기저항 등의 여러 가지 이유가 있다고 생각한다.
6. 참고문헌
일반 물리학 실험책

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