공기에 의한 저항이나 지구 자전의 영향을 무시하면, 지면을 향해서 연직으로 낙하시킨 물체는 연직선상을 운동한다. 가 일정한 범위에서 낙하하기 시작하여 시간 t가 지났을 때의 속력 v와 떨어진 거리 d는

으로 주어진다. 단, v0는 초기속도, g는 중력가속도이다. 초기속도가 0일 때, 즉 물체를 가만히 놓고난 후의 운동에서 낙하거리는 시간의 제곱에 비례한다. 이 운동을 자유낙하운동이라고 한다.

수평방향으로 가 있으면 위로   궤적을 그리며 낙하한다. 이때 수평방향으로 힘이 작용하지 않기 때문에 수평방향 속도는 일정하게 유지된다. 책상 위에서 구르다 바닥으로 떨어지는 구슬이나 멀리 던진 야구공의 운동에서 이를 확인할 수 있다.

[출처]  |

(1)  수평으로 던진 물체의 운동

마찰력이 없다면 물체가 받는  힘은 중력 뿐이다. 수평으로 물체를 던졌을 때 수직방향의 속도는 자유낙하 운동의 속도와 같고 수평방향의 속도는 처음속도와 같다,

(2)  포물선 운동

물체를 비스듬한 방향으로 던져 올리는 경우에 나타나는 운동으로 중력의 방향과 비스듬하게 물체가 운동하게 되어 속력과 운동방향이 함께 변한다. 포물선 운동을 할 때는 위로 올라 갈 때에는 속력이 일정하게 감소하고 아래로 내려 올 때에는 일정하게 증가한다.

수평방향은 등속도 운동이라고 하고,, 수직 방향은 자유 낙하 운동이라고 합니다,

지면 도달 시간은 자유 낙하 운동의 지표 도달 시간으로 수평 도달 거리는

지면도달시간x수평속도로 나타냅니다.

정리?

학습목표

1. 수평으로 던진 물체의 운동을 설명할 수 있다.

2. 수평으로 던진 물체의 운동을 자유 낙하 운동과 등속 직선 운동으로 나누어 표현할 수 있다.

Ⅱ. 실험에 사용된 이론

지표면에서의 중력과 같이 크기와 방향이 일정한 힘이 작용하는 공간에서 힘의 방향에 대해 어떤 각도를 가지고 던져진 물체는 포물선을 그리는 운동을 한다. 지표면 근처에서의 포물선 운동(projectile motion)은 평면 내에서 일어나는 등가속도 운동이며, 이 운동의 가속도는 연직 아래 방향의 일정한 가속도, 중력가속도를 가진다.

<포물선 운동의 분석>

포물선 운동은 수평(x축) 방향 운동과 연직(y축) 방향 운동으로 분해하여 생각할 수 있다. 이때 각 방향의 힘이 그 방향의 운동에 관계하므로 포물선 운동은 서로 독립된 직선 운동을 동시에 하고 있는 것과 같은 모양이 된다.

공기의 저항을 무시하면 포물선 운동하는 물체는 수평(x축) 방향으로는 힘을 받지 않으므로 수평 방향의 가속도는 0이다. 따라서 수평 방향의 속도는 변하지 않고 등속 직선 운동(등속도 운동)을 한다.

연직(y축) 방향으로는 중력만을 받으므로 연직 아래의 가속도 g인 등가속도 직선 운동을 한다.

<수평 방향으로 던진 물체의 운동>

수평으로 초속도 로 던진 물체는 수평 방향으로는 힘을 받지 않고 연직 아래 방향으로만 중력 F=mg를 받는다.