공학물리학및실험1 자유낙하 운동과 포물체 운동 실험레포트-2017

소개글

공학물리학및실험1 자유낙하 운동과 포물체 운동 실험레포트-2017에 대한 보고서 자료입니다.

목차

5. 실험 결과

6. 결과 분석

7. 토의 및 건의사항

8. 참고 문헌

본문내용

래프 4~6. 상의 추세선의 식에서 기울기 값이 피켓펜스의 가속도이다. 각각의 가속도 값은 표 5.에 나타내었다.
이 값은 이론적인 중력가속도와 상당히 일치한다. 또한 0.05m 간격의 피켓펜스가 0.04m 보다 좀 더 이론값에 근접하게 측정됨을 알 수 있다.
(2) 실험 2. : 자유낙하 운동과 포물체 운동 (동영상 실험)
먼저 SG pro에서 6가지 종류의 색을 추출하여 공의 위치를 추적했으며 그 값은 아래의 표 6~11. 까지 나타내었다.
이때 위의 데이터는 자유낙하 하는 공과 포물선 운동하는 공의 데이터가 섞여있으므로 이 두 데이터를 각각 분리하여 정리하면 아래 표와 같다.
위의 표에서 6개의 색 추출에 따른 x 및 y의 좌표를 1~6의 숫자로 구분하여 정리했으며 _avg는 각 시간별 좌표의 평균값이다. 데이터 추출이 되지 않은 칸은 빈칸으로 두었다.
같은 방법으로 포물선 운동하는 물체의 데이터는 다음 표와 같다.
위의 표도 6개의 색 추출에 따른 x 및 y의 좌표를 1~6의 숫자로 구분하여 정리했으며 _avg는 각 시간별 좌표의 평균값이다. 데이터 추출이 되지 않은 칸은 빈칸으로 두었다.
이제 각각의 평균값 데이터만 모아보면 아래와 같다.
그래프 7.의 경우 표 16.에서 물체가 낙하하기 전 시간인 0.266(s) 이전과 낙하 후 지면과 충돌 시간인 0.666(s)이후의 시간을 제외하고 그래프로 나타낸 것이다.
이제 각각의 y축 방향의 가속도와 포물선 운동의 x축 방향의 속도를 알아보기 위해 그래프로 나타내면 다음과 같다.
먼저 y축 방향 속도는
위와 같으며 실험 1.과 같은 방법으로 추세선을 그려 그래프의 기울기 및 가속도를 확인했다.
가속도의 평균값은 이고 오차는 1.983 즉, 상대오차는 20.22%로 오차가 상당히 크다는 것을 알 수 있다.
그래프에서 의 값이 1에 가까울수록 선형식에 더 근접함을 의미한다. 두 그래프 모두 의 값이 1에 매우 근접한 것으로 보아 측정에는 문제가 없었지만 다른 이유로 중력가속도의 값에 크게 차이가 났음을 알 수 있었다.
다음으로 포물선 운동의 x축 속도는
(3) 실험 3. :
위와 같다. 이론상 등속도 운동을 해야 하지만 정확히 등속운동을 하지는 않는다. x축 속도의 평균을 확률오차와 함께 나타내면 이며 90%의 신뢰구간을 잡았다.
(3) 실험 3. : 포물체 운동
실험 결과는 아래와 같다.
표 20.과 같이 발사각도에 따라 초기 속도가 조금씩 달라짐을 알 수 있으며 따라서 이론 수평 도달거리는 이 초기속도를 반영한 값이다. 따라서 이론적으로 에서 가장 긴 수평 도달거리를 가져야 하지만 그래프 상에서는 에서 최대 수평 도달거리를 가진다. 에서는 이론값과 거의 비슷하지만 다른 각도들은 이론값에 비해 좀 더 큰 값으로 측정되었으며 상당히 큰 상대오차를 보이는 것으로 보아 거리나 속도 측정에 다소 문제가 있었던 것으로 생각된다.
6. 결과 분석
(1) 실험 1. : 자유낙하 운동 (피켓펜스)
그래프 1~6. 에도 나타났듯이 피켓펜스의 v-t 그래프는 상당히 직선에 가까우며 이는 상당히 1에 근접한 값을 통해 알 수 있다. 즉 피켓펜스는 등가속도 운동을 하며 이는 지표면 근처에서 자유낙하는 물체가 등가속도 운동을 하는 것과 일치한다. 또한 추세선의 기울기는 중력가속도의 실제값인 9.80665 과 근접한 값임을 알 수 있다. 피켓펜스의 간격이 0.05m의 경우가 0.04m의 경우보다 좀 더 실제값과 비슷했지만 각각의 데이터가 3개 밖에 되지 않고 0.05m, 0.04m 두 가지 경우만 실험을 진행하였기 때문에 피켓펜스 간격과 오차 사이의 관계를 알긴 어렵다고 판단했다.
(2) 실험 2. : 자유낙하 운동과 포물체 운동 (동영상 실험)
이 실험의 경우 표 16.과 같이 평균값을 취했음에도 불구하고 일부 데이터가 측정되지 않았다. 색 추출 데이터가 6가지였지만 일부 데이터는 SG pro 잡아내지 못했고 그래프 7.을 보면 중간 중간 빠진 점들이 보인다. 자유낙하와 포물선 운동 모두 같은 가속도로 낙하하기 때문에 이론상 같은 시간에 두 물체 모두 같은 y좌표를 가져야 한다. 표 16.의 y좌표를 비교해 보면 빠진 데이터를 제외하고 모두 수mm 사이의 차이로 y좌표가 비슷함을 알 수 있으며 이는 낙하시 수직방향 가속도가 같은 것과 결과가 일치한다. 또한 실험 1과 마찬가지 방법으로 추세선을 이용해 가속도를 구한 그래프 8~9.를 보면 자유낙하와 포물선 모두 중력 가속도의 실제값인 9.80665 보다 약 정도 작게 측정

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공학물리학및실험,   연세대학교,   자유낙하 운동과 포물체 운동,   공학물리,   일반물리