[자연과학] 일반물리학 실험 - 탄동진자(Ballistic pendulum) 실험

탄동진자 (Ballistic pendulum) 1. 실험 목적 탄동진자를 이용하여 탄환의 속도를 측정해서 에너지 보존 법칙을 확인하고 이해한다. 2. 이론 초기속력 v로 운동하고 있는 질량 m인 탄환이 질량 M인 진자와 충돌한 후, 진자에 박힌 채 높이 h만큼 올라가는 장치를 탄동진자라고 부른다. 올라간 높이 h를 측정해서 박힌 탄환의 초기속도를 결정할 수 있는데, 충돌이 일어나는 동안 역학적 에너지는 보존되지 않으나, 운동량은 보존되기 때문이다. 충돌 전과 후의 운동에너지는 운동량 보존 법칙에 서부터 유도되어 다음의 식이 성립된다. 충돌후에는 역학적 에너지가 보존되며, 진자가 높이 h에 위치했을 때의 운동에너지는 위치에너지 (m+M)gh로 전환되므로, h〓 r - rcosθ 이므로, 탄환의 초기속도 v는 가 된다. 3. 기구 및 장치도 ※탄동진자 실험장치 : 탄동진자를 통해서 이론적 속도를 구할 수 있고 속도계가 부착되어 있어서 실제 속도도 알 수 있다 ※구슬 보관 케이스 : 쉽게 잃어버릴 수 있는 구슬을 보관. ※발사대와 속도계 : 구슬을 발사하는 발사대와 구슬의 초기 속도를 측정하는 속도계. ※진자 : 발사하는 구슬을 통해서 각도를 측정할 수 있다. ※1m 자 : 길이를 측정. ※어댑터 : 속도계에 전원을 공급. ※추 : 진자에 매달아서 진자의 각도 변화를 알아봄. 4. 방법 ①우선 구슬 보관 케이스에 쇠구슬 1개와 나무구슬 1개가 있는지 확인하고 플라스틱 상자에 추4개와 이를 고정하는 나사 1개가 있는지 확인한다. ②나사의 중심에서부터 진자의 길이를 주어진 자로 측정한다. ③진자의 나사를 돌려 진자를 실험대에서 분리 한 후 전자저울로 진자의 질량을 잰다. ④진자의 질량 측정 후 진자를 실험대의 원위치에 다시 고정한다. ⑤구슬 보관 통을 들어올려 쇠구슬과 나무구슬을 꺼낸 후 전자저울로 질량을 잰다. ⑥각도 지시계를 0에 맞춘다. (실험대에 표시되어 있는 …
(…