[일반물리학실험]탄도궤도운동 - Projectile Motion, Projectile Path, Ballistic Pendulum

1. Projectile Motion

투사체 운동은 물체가 일정한 초기 속도로 수평 또는 경사면에서 발사되어 중력과 공기 저항만을 받으며 움직이는 과정을 설명하는 물리현상이다. 이 운동은 두 가지 성분, 즉 수평 성분과 수직 성분으로 나눌 수 있다. 투사체 운동의 대표적인 예로는 던진 공, 포탄의 비행, 그리고 야구에서의 홈런 타구 등이 있다. 투사체는 초기 발사 각도, 초기 속도, 그리고 중력의 영향을 받아 그 경로를 결정한다. 초기 속도 성분들은 수평 방향과 수직 방향으로 각각 나뉜다. 초기 속도의 크기를 \( v_0 \), 발사 각도를 \( \theta \)라고 하면, 수평 성분 \( v_{0x} \)과 수직 성분 \( v_{0y} \)는 다음과 같이 나타낼 수 있다. 수평 성분은 \( v_{0x} = v_0 \cos(\theta) \), 수직 성분은 \( v_{0y} = v_0 \sin(\theta)이다. 수평 방향으로의 운동은 등속 직선 운동으로 볼 수 있으며, 중력이 작용하지 않기 때문에 속도가 일정하게 유지된다. 따라서 수평 이동 거리 \( x \)는 시간 \( t \)에 대해 다음과 같은 식으로 표현할 수 있다. \( x = v_{0x} t \). 반면, 수직 방향으로의 운동은 중력의 영향을 받아 등가속도 운동이 된다. 수직 방향에서의 위치…(생략)