일반물리학실험 | Drop-Shot을 이용한 중력가속도의 측정

 

 

 

TIP

 

 

자유낙하하는 물체와 수평 방향의 초기속도를 가지고 떨어지는 물체에 대하여 각각의 경우에 대해 중력가속도를 측정하고 그 차이가 없음을 확인한다.

 

 

 

중력가속도

중력에 의해 야기되는 단위 시간당 물체의 속도 변화량을 말한다. 뉴턴의 제2법칙에 따르면 물체의 단위 시간당 속도 변화량, 즉 가속도는 힘에 비례하는 값을 가지게 된다. 중력의 크기는 물체의 질량에 비례하므로 자유낙하하는 물체는 질량에 상관없이 일정한 가속도로 떨어진다. 약 9.8㎨의 이 가속도를 중력가속도 g라 한다.

 

그러나 정확한 중력가속도는 장소에 따라 조금씩 다르다. 이것은 지구 자전에 따른 원심력이 위도에 따라 다르고, 지구가 완전한 구체가 아니라 약간 평평한 타원체이며, 지구 내부의 지질구조가 균일하지 않기 때문이다. 예를 들어 반지름이 가장 크고 원심력이 강한 적도에서 중력은 최소가 되고, 반지름이 작고 원심력도 작은 극지방에서 중력이 최대가 된다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 스크린과 Drop-Shot 장치를 준비하고, I-CA 시스템을 설치한다.

 

2) 카메라 세팅이 끝나면, 기준자를 운동면에 놓고 화면의 캡처 스케일 및 좌표계를 설정한다.

 

3) Drop-Shot 장치 양쪽에 형광구를 놓고 발사버튼을 통하여 형광구를 각각 자유낙하운동(drop)과 수평방향운동(shot)을 시킨다. 이를 동영상으로 촬영하여 저장한다.

 

4) 분석메뉴를 실행하고, Drop 부분과 Shot 부분으로 나누어 파일을 분석하여, 각 경우의 중력가속도를 구한다.

 

5) 동일 실험을 5회 반복하여 평균한다.

 

6) 수평 발사 강도를 달리하여 실험해 본다.

 

 

 

[일반물리학실험]Drop-Shot을 이용한 중력가속도의 측정 레포트