당구의 역학

첫 번째 실험인 알루미늄 원판끼리의 충돌실험은 2차원 상에서 완전탄성체끼리의 충돌을 가정하고 선운동량의 보존을 알아보는 실험이었다. 원판이 모두 운동하게 되면 계산도 어려워질 뿐만 아니라 그만큼 오차 발생의 원인도 증가하므로, 가장 간단한 형태인 정지 원판에 다른 원판이 부딪히는 운동을 시켰다. 원판을 운동시킬 때 처음에는 손이 밀어주는 힘의 영향을 받고, 충돌 시에는 다른 원판과 부딪쳐서 정확한 평균속도를 잴 수 없으므로 오차를 줄이기 위해서 운동 시작 부분과 충돌 부분의 데이터는 처리하지 않았다. 4)의 충돌 전후의 데이터 비교를 보면 x축 운동량은 감소한 반면, y축 운동량은 충돌 전보다 증가했음을 알 수 있다. 처음 y축 운동량이 0 이었으면 나중 운동량의 y축 값들의 합도 0 이어야 한다는 운동량 보존 법칙에는 잘 맞지 않지만, 이는 실험상의 오차라고 생각된다. 그러나 충돌 전후의 총 운동량을 비교해보면 충돌 전이 0.937 kg·m/s 이고, 피타고라스 정리에 의해 충돌 후의 총 운동량은 0.921 kg·m/s 이므로 거의 비슷하다는 것을 알 수 있다. 즉, 근사적으로 운동량은 보존된다. 그리고 운동에너지도 약간의 손실이 생겼는데, 이는…(생략)