탄환의속도측정

소개

탄환의속도측정

목차

1. 실험 결과
A. 탄동진자에 의한 초기속도 구하기
B. 발사체에 의한 탄환의 초기속도 구하기
C. 운동량 보존의 법칙 확인
2. 토의
(1)실험 목적
(2)실험값에 대한 물리적 분석
(3)오차의 원인
(4)실험의 실생활 응용
3. 참고 자료

본문내용

(2)실험값에 대한 물리적 분석
탄동진자는 탄도진자라고도 하며 소총탄 따위의 고속 비행 물체의 속도를 운동량 보존의 법칙을 이용하여 축소해서 측정하는 장치를 말한다. 탄동진자는 1742년에 로빈스(Benjamin Robins)가 총알의 속력을 측정하기 위해서 고안했다. 총알이 가벼운 두 줄에 매달려 있는 통나무 상자(또는 다른 물질)의 절단면을 향하여 발사되면 총알은 통나무 상자에 박혀서 정지하게 되고, 통나무 상자는 총알과 함께 위쪽으로 올라가는 운동을 하여 완전 비탄성 충돌이 이루어진다. 이 때 총알의 질량과 통나무 상자의 질량 그리고 통나무가 올라간 높이를 측정하면 총알의 속력을 구할 수 있게 되는 원리이다.
실험에서는 충돌과정에서 작용하는 외력(중력등)은 내력(충격력)에 비해 무시할 정도로 작으므로 외력은 없다고 가정한다. 그러므로 충돌 과정에서 탄환과 탄동진자로 이루어진 계의 총 선운동량은 보존된다. 탄환의 충돌 후 탄환이 박힌 탄동진자는 어느 높이 h에 이르러 일시적으로 정지하는 운동을 하게 되는데 이 과정에서 회전축과 탄동진자와의 마찰력, 공기저항력등의 여타 비보존력이 작용하지 않는다고 가정하면 계의 역학적 에너지는 보존된다. 즉 탄환이 박힌 탄동진자의 운동에너지는 h높이에서의 위치에너지로 전환된다. 이로써 탄환의 질량m, 탄동진자의 질량M, 탄환이 박힌 탄동진자의 질량중심까지 거리와 진자의 회전각을 측정한다면 두 식의 값이 같다는 것으로부터 충돌 전의 탄환의 입사속도를 알아낼 수 있는 것이다.

(3)오차의 원인
이번 실험은 우리조가 수행한 실험들 중 가장 오차가 크게 난 실험이었다. 마지막 실험이라 들떠서인지 시험 때문에 실험 준비를 소홀히 해서인지 최고 65%에 육박하는 오차율이 나왔는데 그 원인들로는 다음과 같이 생각해 보았다.

참고자료

· 남형주, “일반물리 실험”, 중앙대학교 출판부
· 네이버 백과사전(http://100.naver.com)