한양대학교 에리카 일반물리학실험1 / 6. 탄도진자 운동 (A+)

소개글

한양대학교 erica 일반물리학실험1의 여섯 번째 실험인 탄도진자운동 2023년도 1학기 리포트입니다.
리포트 점수는 10/10 을 받았으며, 과목 성적은 리포트 점수만으로 A+, 100점을 받았습니다.
모든 레포트는 직접 자료조사와 공부를 통해 많은 시간을 들여 작성하였습니다.

목차

1. 실험 제목

2. 실험 목적

3. 이론 및 원리
1) 질량 중심
2) 용수철의 복원력
3) 운동량 보존 법칙과 비탄성 충돌
4) 역학적 에너지 보존 법칙
5) 단순 조화 운동과 진자 운동

4. 장치 및 방법
1) 실험 장치
2) 실험 방법

5. 실험 결과
1) 스프링의 발사 강도가 2단일때의 각각의 측정값과 계산값
2) 스프링의 발사 강도가 2단일때의 각각의 측정값과 계산값

6. 분석 및 토의
1) 스프링 발사 강도가 2단일 때
2) 스프링 발사 강도가 3단일 때
3) 토의

7. 결론

본문내용

1.실험 제목
탄도 진자 운동

2.실험 목적
스프링의 발사 강도를 각각 2단, 3단으로 하여 Steel ball 의 발사 속도와 Pendulum의 회전 각도를 직접 측정해본다. 탄도 진자 운동의 역학적 에너지 보존 법칙과 충돌에서의 운동량 보존 법칙을 통해 Steel ball 의 발사 속도와 Pendulum의 회전 각도를 직접 계산 해보고 측정값과 비교해본다.

3.이론 및 원리
3-1)질량 중심
질량중심점이란 물체 전체의 질량의 중심점으로 모든 외부력이 그 점에 작용하는 것처럼 보이는 특별한 점이다. 실생활에서 어떤 물체가 포물선 형태를 그리도록 앞으로 던지게 된다면 물체의 운동에 대해 포물선 궤도를 따르는 어느 한 특별한 점이 존재하게 되는데, 이 점이 질량 중심에 해당된다. 모든 외부력이 그 점에 작용하는 것처럼 보이는 특별한 점이기 때문이다. 물체의 질량 중심이 아닌 다른 점들은 포물선 궤도와는 다른 궤도를 그리며 나아가게 된다.

그렇기에 해당 실험에서 높이의 변화량을 구할 때 Pendulum의 질량 중심점을 기준으로 잡고 그에 대한 높이의 변화량을 측정한다. 입자계에서 두 개의 입자 사이에서 만약 두 입자의 질량이 같다면 두 입자의 질량 중심점은 정확히 두 입자 사이의 가운데에 해당할 것이다. 만약 두 입자 사이의 질량비가 2:1이라면 두 입자의 질량 중심점은 두 입자 사이 거리를 3등분한 지점 중 첫 번째 지점에 해당할 것이다. 이를 통해 두 입자 사이에서의 질량 중심에 대한 공식을 유도해볼 수 있다.
x_com=(m_1 x_1+m_2 x_2)/(m_1+m_2 )=(m_1 x_1+m_2 x_2)/M
두 입자를 x축에 대해 놓았을 때 x 값들은 각각의 입자의 좌표에 해당하고 x_com은 질량 중심의 좌표에 해당한다. 만약 x축에 대해 n개의 입자들이 존재한다면 각각의 질량과 좌표값에 대해 m_1 x_1,m_2 x_2….m_(n-1) x_(n-1),m_n x_n으로 표현이 가능하고..

<중 략>

참고 자료

Walker, Halliday, Resnick, 일반물리학 11판, 373p~385p, 텍스트북스,2020.
Raymond A, Serway, John W, Jewett, 대학물리학I 7판, 331p~346p, 체인지러닝,2009.