서울과학기술대학교 일반물리학실험_탄동진자

소개

A+ 보고서
서울과학기술대학교 일반물리학실험1 탄동진자 실험 보고서입니다.

목차

1. 실험제목
2. 목적
3. 기구
4. 원리 및 이론
5. 실험 방법
6. 실험치
7. 계산 및 결과
8. 결론 및 오차분석

본문내용

첫째로, 탄동진자 실험은 외력이 작용하지 않는 고립계라고 가정하고 진행된다. 고립계에서 선운동량은 보존되므로 진자의 초기 속력에 의한 운동량과 충돌 순간의 탄환과 진자가 합체되어 움직일 때의 운동량은 같다. 또한 역학적 에너지 보존 법칙에 의해 탄환과 진자의 충돌 순간의 운동 에너지와 최대 높이에서 순간 속력이 0일 때의 위치 에너지는 같다. 따라서 실험에서는 탄환과 진자가 합체되어 최대 높이에 도달하였을 때의 각도를 측정하여 최고 높이를 계산하였고, 이를 통해 위치 에너지를 구하여 탄환의 초기 속력을 구하였다. 발사대를 1단뿐 아니라 2단으로 조절해가며 실험하여, 2단으로 설정하여 발사하였을 때 1단보다 초기 속력이 크다는 것도 확인하였다. 추가로, 탄환과 진자는 충돌 후에 한 덩어리가 된다. 이 때 운동량은 보존되지만 물체들의 운동에너지는 충돌 전후를 비교했을 때 손실되는 완전 비탄성 충돌이라 할 수 있다.
실험에서는 탄환을 반복해서 발사할 때에 있어 같은 1단으로(또는 2단으로) 발사하였음에도 불구하고 진자의 최고높이 각도는 매번 다르게 측정되었다. 이는 발사대 내에서의 탄환의 위치가 차이가 있었기 때문이라 추정한다. 탄환이 스프링과 딱 붙어있는가, 또는 떨어져 있는가를 정확하게 통일하지 못했고, 이에 스프링이 탄환에게 전달하는 힘이 매 순간 달라져 최고높이 각도가 같은 값이 나오지 못했다. 또한 근본적으로 실험은 외력이 작용하지 않는다고 가정하였지만, 실제 현실 세계에서는 중력과 공기저항 및 마찰 등의 외력이 작용하기 때문에 오차가 없는 실험이 될 수 없었다.
둘째로, 포물선 운동은 중력 외에 어떤 힘도 작용하지 않는다고 가정한다. 포물선 운동은 x축 방향으로는 등속도 운동을 하고, y축 방향으로는 중력가속도 g를 가속도로 지닌 등가속도 운동을 한다.

참고자료

· 일반물리학실험 / 서울과학기술대학교 물리실험실 / 북스힐 / 2023.02.28