[자연과학] 물리실험보고서 - 2차원 충돌장치에 의한 선운동량 보존

물리실험보고서 - 2차원 충돌장치에 의한 선운동량 보존 1. 목적 - 두 개의 쇠공을 충돌시켜 충돌 전후의 속력을 측정함으로써 충돌 전후의 선운동량을 비교하여 선운동량 보존법칙을 이해한다. 2. 이론 - 정지하고 있는 질량 인 입자에 질량 인 입자가 속도 으로 충돌하면 이 두 입자는 충돌 후 그림 1과 같이 운동한다. 이 충돌에서 외력은 0이므로 선운동량은 보존된다. 즉, 이다. 식 (1)을 입사방향을 x축, 이와 직각방향을 y축으로 하는 좌표계에서 성분으로 표시하면 이다. 또 이 충돌이 탄성충돌이라면 충돌 전후의 계의 운동에너지가 보존되어야 하므로 이다. 만약, 입사입자 과 표적입자 의 질량이 같다면 (=) 식 (3)은 이 되어, 충돌 후 두 입자의 진행방향은 직각을 이루게 된다. 즉, 이다. 3. 방법 2차원 충돌장치를 실험대 끝에 클램프로 고정하고, 수직기, 갱지 놓고 장치한다. 질량이 같은 두 개의 쇠공을 준비하여 하나는 표적구로, 또 하나는 입사구로 사용한다. 표적구 없이 입사구를 일정한 높이의 기준점에서 굴러내려 떨어진 장소와 수직기 끝점이 지시하는 지점과의 수평거리 를 5회 측정하여 평균을 구한다. ④ 입사구가 낙하한 수직거리 H를 구한다. ⑤ 과정 , ④의 측정값으로써 입사구의 속력 을 구한다. ⑥ 표적구를 입사구와 약 의 각을 유지하도록 올려놓고, 과정 에서 정해논 기준점에서 입사구를 굴러내려 충돌시킨 후 두 공이 떨어진 지점의 수평거리 과 , 입사방향과 이루는 각 과 를 측정한다. 이와 같은 과정을 5회 반복하여 평균을 구한다. 이 때 벡터의 시작점은 아래 그림을 참고로 하여 정해야 한다. ⑦ 표적구와 입사구의 각을 약 로 놓고 과정 ⑥을 반복한다. ⑧ , , 및 로부터 충돌 후 입사구와 표적구의 속도 과 를 계산한다. ⑨ 입사구와 표적구의 질량과 반경을 측정하여 기록한다. 4. 실험내용 (1) 측정값 ※ 수직낙하거리 H : 0.84m - 입사구와 표적구의 각 : 1 2 3 4 5 평…
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