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[자연과학] [일반물리학 實驗(실험)] 위로 던져진 공의 운동

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작성일18-05-17 11:30

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▶ 결과 analysis(분석)

1. 3개의 운동 그래프를 살펴본다.
○ 시간 대 거리, 시간 대 속도, 그리고 시간 대 가속도의 그래프를 analysis(분석) 한다. 그 후 다시 중력의 힘을 받아 속도가 증가하면서 밑으로 떨어지게 된다.
3. 시간 대 가속도에 대한 예상 그래프를 그려보고 이 그래프의 의미를 설명(explanation)해 보십시오.

가속도는 올라갈때나 내려올때 모두 일정하다. 그로 인해 중력은 밑으로 잡아당기고 그에 반대쪽으로 힘을 주었기 때문에 처음 가했을때의 힘밖에 없는 공은 점점 중력의 힘을받아 속력이 줄어들게 되고 정정에 다다르게 되면 이제 밑에서 당기는 중력의 힘만 받게 되어 속력이 증가하게 되는 것이다.
○ 예비 질문

1. 공이 …(생략) 위 아래로 운동할 때 움직임이 어떻게 변하는 지에 대해 생각해 보시오. 시간 대 거리 그래프에 대한 예상 그래프를 그려보고 그래프의 의미를 설명(explanation)해 보십시오.

공이 올라갈때는 거리가 빠르게 멀어지다 점점 속도가 줄어듬에 따라 천천히 멀어진다. 다만 올라갈때는 위로 공을 던지기 때문에 중력과 반대 방향으로 힘을 가해 준다.설명



[자연과학] [일반물리학 實驗(실험)] 위로 던져진 공의 운동
[자연과학] [일반물리학 實驗(실험)] 위로 던져진 공의 운동

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[일반물리학 실험] 위로 던져진 공의 운동

○ 실험 원리

공의 위로 똑바로 던져 올리면 공은 정점에 도달할 때까지 속도가 감소한다.

4. 지구 위의 모든 물체는 중력을 받고 있고, 수직 방향으로 던져진 공 역시 중력을 받으면서 운동을 하게 된다.

2. 시간 대 속도에 대한 예상 그래프를 그려보고 이 그래프의 의미를 설명(explanation)해 보십시오.

공이 연직방향으로 올라갈 때 속도가 빨라지다가 점점 감소하여 정점에 다다르면 0이된다. 즉 운동에너지는 점점 감소하고 위치에너지가 점점 증가하여 최고 높이의 정점에 다다르게 되면 운동 에너지는 0이 된다.
○ 시간 대 거리, 시간 대 속도 그래프의 가장 적합한 방정식을 찾는다
○ 시간 대 가속도의 그래프로부터 mean or average(평균) 가속도를 결정한다. 공을 운동 감지기 위쪽 0.5m 지점에서 붙잡고 [수집] 버튼을 클릭하여 데이터를 수집한다.
4. 운동 감지기의 위에서 공을 수직 방향으로 던져 올려 정확히 운동 감지기 위로 고이 떨어지도록 한다. 측정(measurement)한 각 그래프에서 서로 다른 영역을 확인하는 것이 중요하기 때문에 마우스를 그래프 상에서 움직여가며 다음 질문에 답해 보시오.
a) 공이 손에서 위로 던져 올려지는 영역을 확인해 보시오. (공이 손에 닿아 있는 영역)

◇ 시간 대 속도의 그래프에서 찾아보고 그래프 상에 표시해 보시오.

→ 그래프에 표시 했습니다.
3. [일반물리 실험]폴더 안의 [03. 위로 던져진 공의 운동.cmbl]파일을 여시오. 시간 대 거리, 시간 대 속도, 시간 대 가속도 등 3개의 그래프가 나타날 것이다.





순서
실험결과/물리



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다.

○ 실험 목표

○ 연직 방향으로 던져진 공의 거리, 속도, 가속도의 데이터를 수집한다.
이 실험에서는 운동 감지기를 이용하여 연직 방향으로 던져진 공의 시간에 따른 거리, 속도 그리고 가속도를 잴 것이다.
2. 운동 감지기를 LabPro 에 연결한다.그 뒤 다시 내려올때는 중력에의해 속력이 증가한다. 이 때 공이 올라가는 동안과 내려오는 동안 받는 중력 가속도가 어떻게 변하는 지 그리고, 그 이유에 마주향하여 설명(explanation)하시오.
⇒ 공이 연직 방향으로 올라갈때나 내려올때 받는 중력은 똑같다. 정확이 수직 방향으로 던져 올리기 위해서는 몇 번의 연습이 필요할 것이다. 내려올때는 반대로 천천히 내려오다가 점점 빨라져 바닥에 도달한다. 속도 대 시간의 그래프를 보면 이 운동의 속도 변화를 쉽게 알아 볼 수 있을 것이다. 실험을 마친 후 결과 그래프를 보면 거리 대 시간의 그래프와 가속도 대 시간의 그래프와의 관계에 대해 알 수 있을 것이다.

○ 실험 기구

○ 기본 설정 : 컴퓨터, LabPro(인터페이스), LoggerPro(프로그램)
○ 센 서 : 운동 감지기(Vernier Motion Detector)
○ 기타 기구 : 배구공

○ 실험 방법

1. 운동 감지기를 바닥에 놓는다.

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