[자연과학] 일반 물리학 - 탄동진자에 의한 탄환의 속도 측정

1.제목

- 탄동진자에 의한 탄환의 속도 측정

2.목적

- 탄동진자를 이용하여 운동량 보존법칙과 에너지 보존법칙에 의해 탄환의 속도를 측 정한다.

3.이론 및 방법수정

- 속도 로 움직이는 질량 인 물체의 선운동량(linear momentum,)은 질량 과 속도의 곱으로 정의되며, 상호작용하는 여러 물체가 고립계(알 외부 힘이 0인 계)로 존재하는 경우에 전체 선운동량은 항상 일정하게 유지된다. 이를 선운동량 보존법칙이라 한다.
(1)
또한, 물리량이 보존된다는 것은 그 양의 수치가 일정하다는 것을 의미한다. 물리 량은 형태가 변했지만 나중 값이 처음 값과 같다. 즉, 고립계의 에너지가 중력 위 치에너지에서 운동에너지로, 또는 다양한 다른 형태의 에너지로 변했지만, 에너지 는 손실되지 않는다. 이처럼 계의 에너지의 총량은 일정한 값이 유지되고, 이것을 역학적 에너지 보존이라고 한다.

(2)
- 진자에 의한 방법
초기속력 로 운동하고 있는 질량 인 탄환이 질량 인 진자와 충돌한 후, 진자 에 박힌 채 높이 만큼 올라가는 장치를 탄동진자라고 부른다. 올라간 높이 를 측정해서 박힌 탄환의 초기속도를 결정할 수 있다. 여기서, 충돌이 일어나는 동안 역학적 에너지는 보존되지 않으나, 운동량은 보존된다. 충돌전과 후의 운동량은 운 동량 보존법칙에서부터 다음의 식이 성립된다.

(3)
충돌 후에는 역학적 에너지가 보존되며, 진자의 높이 에 위치했을 때의 운동에너 지는 위치에너지 로 전환되므로,

(4)
식 (3)과 식 (4)에 의하여
(5)
이므…

4.실험방법

5. 탄동진자의 질량을 황동 원환을 이용하여 2번 변화시킨 후, 위의 과정을 반복한 다.

6. 플라스틱공을 사용하여 위 과정을 반복한다.

7.01