[자연과학][일발물리학] 2차원 충돌 실험 장치

[일발물리학] 2차원 충돌 실험 장치 1. 실험 목적 - 두 개의 쇠공을 충돌시켜 충돌 전후의 속력을 측정함으로써 충돌 전후의 선운동량을 비교하여 선운동량 보존법칙을 이해한다. 2. 실험 원리 - 정지하고 있는 질량 m2인 입자에 질량 m1인 입자가 속도 v1으로 충돌하면 이 두 입자는 충돌 후 그림과 같이 운동한다. 이 충돌에서 외력은 0이므로 선운동량은 보존된다. 즉, m1 + 0 = m1v1` + m2v2` 이다. 식 m1 + 0 = m1v1` + m2v2`에서 입사 방향을 x축으로, 이와 직각방향을 y축으로 하는 좌표계에서 성분을 표시하면, x방향 : m1v1 = m1v1`cosθ1 + m2v2`cosθ2 y방향 : 0 = m1v1`sinθ1 + m2v2`sinθ2 또 이 충돌이 탄성충돌이라면, 충돌 전후의 운동에너지가 보존되어야 한다. 만약, 입사입자 m1과 표적입자 m2의 질량이 같다면(m1 = m2) x방향 : m1v1 = m1v1`cosθ1 + m2v2`cosθ2 y방향 : 0 = m1v1`sinθ1 + m2v2`sinθ2 이 되어, 충돌 후 두 입자의 진행 방향은 직각을 이루게 된다. 즉 θ2 + θ2 = π/2이다. 3. 실험 장치 - 2차원 충돌장치, 질량이 동일한 쇠공 2개, 수직기, 클램프, 갱지, 먹지, 자, 각도기, 버니어 캘리퍼스. 4. 실험 방법 a. 2차원 충돌장치 끝에 c형 클램프로 고정하고 수직기, 갱지 및 먹지를 장치한다. b. 질량이 같은 두 개의 쇠공을 준비하여 하나는 표적구로, 다른 하나는 입사구로 사용한다. c. 표적구 없이 입사구를 일정한 높이의 기준점에서 굴러내려 떨어진 장소와 수직기 끝점이 지시하는 지점과의 수평거리 r0 를 5회 측정하여 평균을 구한다. d. 입사구가 낙하한 수직거리 H를 측정하고, 입사구의 속력 v1을 구한다. e. 입사구를 굴러내려 층돌 시킨 후 두 공이 떨어진 지점의 수평거리 r…
e. 입사구를 굴러… 입사구