[자연과학] 물리학 및 실험 - 충돌 및 운동량 보존

▣ 제 목 - 충돌 및 운동량 보존 ▣ 목 적 이 실험에서는 충돌하는 두 물체의 운동을 통하여 선운동량이 보존됨을 확인하고 역학적 인 에너지도 보존됨을 확인하고, 두 개의 쇠공을 충돌시켜 충돌 전후의 속력을 측정함으로써 충돌전후의 선운동량을 비교하여 선운동량 보존법칙을 이해하도록 한다. ▣ 이 론 - 어떤 물체가 충돌하는 경우 외부에서 다른 힘이 작용되지 않는 한 운동량은 보존된다. 이 원리를 운동 량 보존이라고 하며, 수식을 나타내면 이 된다. - 질점이 , , 인 n개의 질점계에서 선운동량은 그 질량 m과 속도 v의 곱으로 정의되는 벡터이다. 즉 로 정의하면 질점계의 선운동량은 계의 총 질량과 그 질량 중 심의 속도와의 곱과 같게 된다. - Newton’s Second Law에서 Equation of motion을 보게 되면 (는 계에 작용하는 모든 외력 벡터의 합)이므 로 위의 식을 시간(t)에 따라 한 번 미분하게 되면 이 되고, Equation of motion과 비교하면 이 된다. 따라서 외력의 합이 0이면 선운동량은 일정하게 보존이 된다. ▣ 실험방법 ① 에어트랙(Air Track)을 수평계를 이용하여 정밀하게 수평을 맞춘다. (대표적인 오차의 원인이므로 주의!!!) ② 포토게이트와 에어트랙과 글라이더를 설치한다. ③ 글라이더에 범퍼와 플래그를 장착한다. (에어트랙에서 나오는 바람이 플래그에 영향을 주어 오차 발생할 수 있다. ④ 두 글라이더의 질량 , 를 측정한다. ⑤ 포토게이트를 gate 모드로 맞춘다. ⑥ 글라이더 하나를 포토게이트 사이에 놓고 나머지 글라이더를 포토게이트 사이가 아닌 외곽에 놓는다. ⑦ 외곽에 있는 글라이더를 포토게이트 사이에 있는 글라이더 쪽으로 힘을 주어 이동시킨다. ⑧ 글라이더가 포토게이트를 지날 때의 시간을 구하여(5회), 속도를 계산하고, 운동량이 보존되는지 확인 한다. ⑨ 각각의 글라이더…
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