물리실험 탄환의 속도측정

목차

1. 실험 목적

2. 실험 개요

3. 실험 기구

4. 실험 방법
[1] 탄동진자를 이용한 탄환의 속도 측정
[2] 포물체 운동의 해석을 이용한 탄환의 속도 측정

5. 실험 결과
(1) 탄동진자를 이용한 탄환의 속도 측정
(2) 수평도달거리를 이용한 탄환의 속도 측정

6. 결과분석

7. 오차분석

본문내용

하고, 탄동진자를 이용한 탄환의 속도 측정 값 과 를 실험값으로 하여 비교하여 본다.
발사강도
오차1
오차2
1단
3.66
3.41
3.89
5.91%
12.34%
2단
5.41
5.03
5.65
4.25%
10.97%
평균
5.10%
11.66%
이번 실험은 충돌 후 회전운동을 하는 물체에 있어서, 그 충돌 과정에서 회전축에 대해 각운동량이 보존됨을 이해하는 것이 목적이었다. 발사 장치와 쇠구슬, 그리고 포토게이트 타이머를 이용하여 실험을 했는데 실험 당시에는 측정할 것이 많지 않아서 편한 실험이었지만 보고서를 쓰는 입장에서는 일일이 , , 등의 값들을 계산해야 했던 힘든 실험이었다.
첫 번째 실험에서는 이 실험에서 다른 값들을 계산하기 위하여 반드시 필요한 의 값을 구하였고, 여기서 의 값은 평균적으로 약 1.1초 정도로 측정되었다.
그 이후 본격적인 실험에 들어갔는데 이 때 과 는 같은 탄환의 속력을 잰 것임에도 불구하고 어떤 방법으로 측정하였는가에 따라서 값이 크게 차이가 났다. 이 원인에 대해서는 오차분석에서 논의하겠다.
이번 실험에서는 각운동량 보존의 법칙을 사용하였다. 즉, 충돌 전 탄환의 운동량은 충돌 후 탄환이 박힌 진자의 운동량과 같다는 것이다. 다시말해, 탄환의 운동에 의한 운동에너지가 진자의 위치에너지로 전환되는 운동량 보존의 법칙이 기본적 원리가 되는 실험이었다.
7. 오차분석
이번 실험의 오차의 원인으로 여러 가지를 꼽을 수 있었다. 그 첫 번째 원인은 실험대와 실험 장치 사이의 수평이 맞지 않았다는 것이다. 실험을 시작하기 전 수평을 눈짐작으로만 확인해서 잘 몰랐었는데 나중에 기계로 확인해보니 장치가 탄환받이 방향으로 약간 기운 상태였다. 따라서 정확한 수평이 맞추어지지 않은 상태에서 실험이 실시되어서 각 의 값에 차이가 생길 것이라고 생각한다. 두 번째 원인으로는 각도기와 탄동진자의 지지대가 완전히 접합되어 있지 않아서 탄환이 진자에 작용하는 순간의 운동에너지가 진자에 모두 전달되지 않았을 것이라고 생각한다. 또 하나의 원인은 탄환이 발사대에 정확히 끼워지지 않아서일 것이다. 일직선상으로 정확히 들어가지 않은 경우 탄동진자에 가해지는 충격량이 변화가 생길 것이라고 생각한다. 마지막으로는 탄동진자는 그 위치가 자유자재로 바뀔 수 있는 성질을 가지고 있으므로 실험 도중 탄환이 탄환받이에 박히고 그것을 빼내는 과정에서 진자가 상하위치의 고정이 되지 않는 것을 원인으로 들 수 있다.

키워드

물리실험 ,   탄환,   속도측정 ,   결과