[자연과학] 일반물리학 실험 - 직선무마찰 결과 보고서

1.실험목적
마찰이 없는 미끄럼판 트랙에서 병진운동, 진동운동 및 충돌에 의한 운동량보존법칙 등 여러 가지 역학적 현상을 관찰한다.
2.실험이론
1)1차원 등속운동 : 이 실험에서는 직선형 미끄럼판 트랙에 압축공기를 균일하게 공급하여 활차와 트랙의 마찰을 최대한 줄여 무마찰 운동을 실현한 실험이다.
2)운동량과 충돌 : 운동량 보존원리와 총 에너지 보존원리를 사용하여 충돌 후 결과를 생각할 수 있다. 질량이 , 이고 충돌전의 속도 , 충돌 후의 속도 , 라 하자. 한쪽 방향을 운동량과 속도의 양의 방향으로 잡는다. 우선 탄성충돌(elastic collision)일 경우에 운동량 보존법칙에 따라


가 성립한다. 이 때, 운동에너지가 보존되는 경우


이며 위 두 식으로 부터 충돌후 속도

를 얻는다. 완전 비탄성 충돌일 경우에는 운동량 보존원리를 사용해서

에서 를 알 수 있다.
3)가속도와 뉴턴의 제2법칙
(1)등가속도(Constant Acceleration) 직선 운동시, 평균 가속도와 순간 가속도는 같다.
따라서,
(1)

여기에서 는 시간, 는 초기속도(〓 0 일때 속도)이고 는 가속도이다.
마찬가지로 변위 는
- (2)

여기에서 는 초기위치(…