분야
hwp2. 실험 목적
3. 실험 원리
4. 실험기구 및 장치
5. 실험 방법
6. 실험 결과
7.질문 사항
경사면 위에서의 운동학-Air track
2. 실험 목적
물체가 등가속도의 영향을 받을 때 물체의 속도가 경사면 위에서 어떻게 변화하는가 조사한다
3. 실험 원리
물체는 경사진 Air track을 미끄러져 내려오는 글라이더이다. 시간의 함수에 따른 보통의 속도를 조사하는 대신 글라이더의 출발점으로부터 움직인 거리의 변화에 따른 글라이더의 속도를 측정할 것이다. 물체에 힘이 작용하면 속도가 변하게 된다. 그 힘은 F=Ma이다. 따라서 경사면을 따라 움직이고 있는 물체에 작용하는 힘은 아래 그림과 같이 된다.
물체에 작용하는 힘 F=Ma=MgsinΘ이다. 물체의 가속도 a=gsinΘ이며, 가속도는 움직인 거리와 관계없이 일정하다. 이 실험에서 v (초기속도), d (초기위치)는 0이므로 속도v=v + at, 이동거리 d=d +v t + ½at²에서 v=at, d=½at²이 되고 t를 소거하면 v=2ad이다.
여기서 a=gsinΘ이므로 v=2dgsinΘ=2dgΘ가 된다.
결과데이터가 속도는 거리에 비례한다는 것을 알 수 있고 v²=Y, 2d=X로 하면 Y=mX의 관계에서 기울기 값이 가속도 a가 된다.
실험값a와 이론값a=9.8m/s²x sinΘ로 구한 값이 같은가 비교한다.
4. 실험기구 및 장치
① Photogate 1개
② Computer Photogate Timing System(CTPS)
③ 한 개의 Glider를 가진 System(ATS)
④ 시료용 추
5. 실험 방법
① 아래 그림처럼 기구를 장치한다.
② 아래 그림처럼 Photogate를 통과하여 글라이더를 천천히 움직인다.Air track에 있는 미터눈금을 사용하여 글라이더가 처음에 Photogate를 trigger(Photogate에 감지)하는 지점을 읽어 이 지점을 기록한다. 그리고 나서 글라이더가 마지막으로 Photogate를 trigger하는 지점을 읽는다. 이 지점들 사이의 거리를 측정하여 이 거리 L 을 기록한다.
③ Photogate의 초기위치 d0를 측정한다.
④ Precision timer program의 main menu로 들어가서 GATE timing mode로 들어가기 위해 을 누르고 다음에 을 누른다.
⑤ d0보다 위쪽으로 트랙을 따라 20cm되는 지점까지 글라이더를 움직인다. 이 지점에서 글라이더를 안정되게 잡고 그리고 나서 글라이더가 트랙을 따라 움직여서 Photogate를 통과하도록 글라이더를 놓는다. (표 4-2)에 글라이더의 출발점으로부터 d0까지 글라이더가 움직인 거리 d를 기록한다.
⑥ 4번을 반복하면서 같은 지점으로부터 글라이더를 출발시킨 각각의 시간을 총5번 측정하게 된다.측정된 시간을 표로 보기 위해 을 누르고 이어 을 누른다.(표 4-2)에 측정된 시간 tavg를 기록한다.
⑦ d0에서부터 30,40,50, ... ,120cm되는 지점까지 글라이더를 움직여 위의 ④~⑥과정을 반복한다.