[일반물리] 충돌 및 운동량 보존

[post report]
실험 주제 :　충돌 및 운동량 보존
실험 일자 :

1)목적

이 실험에서는 충돌하는 두 물체의 운동을 통하여 선운동량이 보존됨을 확인하고 역학적인 에너지도 보존됨을 확인한다.

2)이론

일단 운동량의 보존에 대해 알아보기 전에 운동량에 대해 먼저 알아보자.
우리가 일상생활에서 망치로 못을 치거나 검도장에서 죽도로 대상을 타격할 때, 질량이 큰 망치나 죽도를 사용하는 것이 더 못을 잘 들어가게 하고 대상물의 흔들림이 큰 것을 목격할 수 있다. 또 망치로 못을 때리거나 죽도로 대상을 타격하는 속도를 빠르게 하는 것이 대상물에 대한 더 큰 효과를 발휘 하는 것을 알 수 있다.
위의 예에서와 같이 두 물체가 충돌했을 때 한 물체가 가지는 질량이나 속도에 따라 충돌이 가해지는 상대 물체의 운동 변화 정도가 좌우된다. 이 한 물체의 운동을 질량과 속도의 곱으로 나타낼 수 있고, 곱의 결과를 운동량이라고 부른다.
이는 다시 생각해보면 우리가 충격을 받는 상대 물체일 때 우리를 향해 운동해오는 물체가 질량이 클수록, 또 속도가 빠를수록 우리가 받는 충격이 크다는 것을 의미한다.
운동하는 물체의 질량을 m, 속도를 라고 하면 두 값을 곱한 를 운동량 라고 한다.
운동량 또한 벡터이고, 그 방향은 속도의 방향과 같다.
운동량을 알아봤으니 운동량의 보존에 대해 알아보자.

1.운동량 보존의 법칙

운동하는 여러 물체들 사이에 충돌과 같은 상호작용이 있어 물체들의 속도가 변한다 하더라도, 여러 물체들을 하나로 묶어서 생각하는 ‘계’에 외부의 힘이 전혀 주어지지 않는다면 충돌 전후의 물체들의 운동량의 총합은 변화하지 않는다. 이를 운동량 보존의 법칙이라고 한다. 운동량이 보존되는 여러 물체들의 상호 작용의 예로는 충돌, 분열, 융합, 관통 등이 있다.

2.일직 선상의 물체의 운동, 충돌, 그리고 운동량 보존

…

이다. 이 질점계에 있는 n개의 질점들의 선운동량의 총합은 계의 총질량과 계의 질량중심의 속도를 곱한 것과 같다고 볼 수 있다.