[자연과학][일반물리학실험] 탄도 궤도 실험

[일반물리학실험] 탄도 궤도 실험

1. 실험 목적

` 포물선 도달거리 대 각도 `
발사 각도가 공의 도달거리에 미치는 영향을 알아보는 것이다. 동일선상의 평면에서 발사할 경우와 테이블에서 바닥으로 발사할 경우로 나누어 도달거리가 최대인 각도를 결정한다.
` 에너지 보존 `
수직으로 쏘아올린 공의 운동에너지가 위치에너지로 변환됨을 알아본다.

2. 기초 원리

` 포물선 도달거리 대 각도 `
도달거리는 발사기 포구와 공이 떨어지는 위치 사이의 수평 거리 x이며, x〓와 같이 구한다. 여기서 는 발사 시점에서 공의 초기 속도이고, 는 수평에 대한 경사각이며, t는 비행시간이다. 공이 발사기 포구와 동일한 수평면에 떨어지는 경우 공의 비행시간은 궤적 최고점에 도달까지 걸리는 시간의 2배가 된다. 최고점에서 수직 속도는 0이므로 다음과 같은 등식이 성립한다.
그러므로 이를 시간에 대해 치환해 풀면 총 비행시간은 와 같다.
바닥에서 떨어진 테이블 위에서 임의의 각도로 공을 발사할 경우, 비행시간은 다음 수직 운동 등식을 사용해 구한다.
여기서 는 공의 초기 높이이고 …(생략)

3. 실험 소요도구

4. 실험 방법

1) 공을 발사하여 상자를 맞추고 공이 맞은 지점에 테이프로 백지 한 장을 고정시킨다. 백지 위레 먹지를 붙인다. 이제 공이 상자에 맞으면 백지 위에 표시된다.

2) 약 5회에 걸쳐 공을 발사한다.

3) 줄자로 발사 지점 ~ 용지의 앞 가장자리 사이의 수평 거리를 측정한다. 줄자가 없으면 연추를 사용해 발사 지점 연직 아래에 해당하는 곳을 찾는다. 이렇게 찾은 테이블 상의 발사 지점 ~ 용지의 앞 가장자리 간의 수평 거리를 측정한다. 표로 기록한다.

4) 용지의 앞 가장자리 ~ 5개의 점들 간 거리를 측정하고 각 거리를 기록한다.

5) 각도를 10°씩 증가시키고 위의 단계를 반복한다.

6) 각도를 80°까지 증가시켜 각 과정을 반복한다.

5. 실험 결과

(1) 사정거리 vs 각도 측정하기

136.3