tracker로 단진자 운동 분석

소개글

"tracker로 단진자 운동 분석"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험 기구 및 재료
4. 실험 방법
5. 측정값
6. 실험 결과
7. 결과에 대한 논의
8. 결론

본문내용

실험 목적
추의 질량과 줄의 길이를 바꿔가면서 단진자운동의 주기를 측정해본다. 이로부터 단진자운동의 주기는 질량과 상관없이 줄의 길이에 따라 결정됨을 확인한다.

실험 원리
단진자운동은 가벼운 줄에 추를 매달아 작은 진폭으로 왕복 운동시키는 것이다.1) 여기서 추를 흔들리게 하는 복원력은 추에 작용하는 중력의 진동 중심 방향 성분이다. 추의 질량을 m, 진자의 길이를 l, 진폭을 x라 두자.

< 중 략 >

실험 기구 및 재료
지지대, 자, 추 5개, 줄, 촬영도구, tracker 프로그램, 마커, 저울

실험 방법
1.추의 질량을 저울을 통해서 잰다
2.추의 지지대를 설치하고 지지대에 실을 매단다.
3.추의 개수를 늘려가며 단진자 운동을 촬영한다
(이때 카메라의 수직방향에서 단진자의 운동을 관찰하면서 단진자 운동의 정면이 찍히는지 확인한다.)
4.줄의 길이에 대한 실험을 하기 전에 편의를 위하여 추와 줄의 길이를 먼저 재서 15cm, 20cm,
25cm , 30cm, 35cm부분에 해당하는 곳에 마커로 표시를 한다.
5.줄의 길이을 바꿔가면서 단진자 운동을 촬영한다.
6.tracker 프로그램을 이용하여 추의 움직임을 스텝을 찍어서 분석한다.
7.추 좌표의 x값이 최대가 되고 다음번에 최대가 될 때 사이의 시간이 주기를 의미하므로 주기를 관측한다.
8.엑셀을 통해 tracker의 측정값을 그래프로 나타낸다.

< 중 략 >

실험 결과
그림1과 같이 진자의 길이가 25cm일 때 단진자 운동을 한 것을 촬영하여 tracker프로그램으로 분석한 결과 주기가 1.002초로 나왔다. 다른 것도 이렇게 측정하여서 위의 측정값과 같이 나왔다.

그림2 는 tracker 프로그램을 통해서 시간과 진자의 x축 방향 위치에 대한 값을 얻은 후 엑셀을 이용해서 그래프를 구상해보았다. 시간과 진자의 x축 방향 위치와의 관계 대한 직관적인 이해를 위해 이 그래프를 넣었다.

참고 자료

네이버지식백과https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=982423&cid=47338&categoryId=47338
수능특강 물리2, 1판, 김대현 외 5명, 한국교육방송공사, 2019.1.20