[자연과학]일반물리학 실험 - 운동량과 에너지보존

1.실험 방법

(1)발사통을 그림 9.2와 같이 장치하고 조절나사를 이용하여 발사통이 수평이 되게 한다.

(2)발사통을 실험 테이블 밖으로 향하게 하고 발사체(쇠구슬)가 떨어질 예상되는 지점에 종이와 먹지를 둔다(바닥에 깐 종이가 움직이지 않도록 테이프로 잘 고정시킨다).

(3)발사통은 쇠구슬이 날아갈 수 있는 거리에 따라 세 가지 영역(Short Range, Medium Range, Long Range)으로 장전할 수 있도록 되어 있다.

(4)장전 막대를 이용하여 쇠구슬을 Short Range에 장전한다.

(5)방아쇠를 당겨서 쇠구슬을 발사시킨다.

(6)발사통의 발사지점으로부터 떨어진 지점까지의 수평거리 를 측정한다.

(7)10회 반복하여 발사하고 수평거리를 기록한다.

(8)발사지점에서 바닥까지의 높이 를 재고 기록한다(실험 전후에 여러 번 측정하여 평균을 구한다).

(9)쇠구슬을 Medium Range, Long Range에 각각 장전하여 위의 과정을 반복한다.

실험2. 진자의 최대 높이 측정

(1)그림 9.3과 같이 진자를 설치하고 조절나사를 이용하여 발사통이 수평이 되게한다.

(2)장전 막대를 이용하여 쇠구슬을 Short Range에 장전한다.

(3)방아쇠를 당겨서 쇠구슬을 발사한다.

(4)각도 표시자의 눈금을 읽어 진자가 움직인 최대 각을 기록하고 표시자를 다시 영점에 둔다.

(5)위의 (2)~(4)과정을 10회 반복한다.

(6)쇠구슬을 Medium Range, Long Range에 각각 장전하여 위의 과정을 반복한다.

(7)쇠구슬의 질량 , 쇠구슬과 합쳐진 진자의 무게 , 그리고 회전축과 진자의 질량중심까지 거리 , 회전축으로부터 충돌 직전 쇠구슬의 중심까지 거리 를 측정한다.

실험3. 진자의 주기 측정

(1)발사통을 분리시킨다.

(2)쇠구슬을 진자에 결합시키고 진자의 진폭을 작게(5도 이내)하여 진동시킨 후 5번 진동하는 데 걸린 시간을 재고 평균하여 주기를 계산한다.

(3)반복 측정하여 평균과 표준오차를 계산한다.

(4)충돌 전후의 각운동량이 보존되는지 확인하고 에너지 손실률도 계산하라.