[자연과학] 일반물리학 실험 - 이차원 충돌실험

일반물리학 실험 - 이차원 충돌실험
1) 실험 목적
두 개의 물체를 충돌시켜 충돌 전후의 속력을 측정함으로써 충돌 전후의 선운동량을 비교하여 선운동량 보존법칙을 이해한다

2) 실험도구
공기 테이블, 속이 비어 있는 원판 2개, 수준기, 영상분석용 카메라, 송풍기

3) 원리 및 이론적 배경
정지하고 있는 질량 m2인 물체가 속도가 v1으로 충돌하면 이 입자는 충돌 후 그림 1과 같이 운동한다.
이 충돌에서 외력은 0이므로 선운동량은 보존된다. 즉,
이다.
위 식의 입사방향을 x축, 이와 직각방향을 y축으로 하는 좌표계에서 성분으로 표시하면 x 성분 : m1v1 = m1v1`cosθ1+ m2v2`cosθ2
y 성분 : 0 = m1v1`sinθ1 - m2v2`sinθ2 이다.
또 이 충돌을 탄성충돌이라면 충돌 전후의 계의 운동에너지가 보존되어야 하므로
이다.
만약, 입사물체 m1과 표적물체m2의 질량이 같다면(m1= m2)
식 x성분 : m1v1 = m1v1`cosθ1+ m2v2`cosθ2 ,
y 성분 : 0 = m1v1`sinθ1 - m2v2`sinθ2 는
이 되어 충돌 후 두 입자의 진행방향은 직각을 이루게 된다.
즉, θ…