[운동량 보존 법칙] 일반물리학 및 실험

1.실험 제목: 운동량 보존 법칙 2.실험 목적: 실험을 통해 운동량 보존 법칙을 확인하고 이해한다. 3.이론적 배경: 1) 운동량 보존 ① 운동량 보존의 법칙 : 힘이 충돌하는 물체들 사이의 상호작용에 의하여 속도가 변하더라도 물체를 묶어서 생각한 `계` 의 외부에서 힘이 작용하지 않으면 상호 작용 전의 운동량의 총합은 상호 작용 후의 운동량의 총합과 같다. 이것을 운동량 보존 법칙이라고 한다. 운동량 보존 법칙이 적용되는 상호 작용의 보기로는 충돌, 분열, 융합, 관통 등이 있다. ② 일직선상에서의 충돌과 운동량 보존 : 물체 A와 B가 일직선상에서 운동하고 충돌 후에도 같은 일직선상을 운동하는 경우를 생각해보자. 질량이 M인 물체 A가 속도 로 운동하고 물체 B는 질량이 m이고 속도 로 운동하고 있다. 이렇게 운동하는 두 물체가 충돌을 해서 물체 A는 , 물체 B는 로 되었다. 두 물체가 충돌을 할 때 두 물체는 서로에게 힘을 작용한다. 이 때 두 물체가 서로에게 주는 힘은 작용 반작용의 법칙을 만족한다. 따라서 A가 B에게 가하는 힘을 F라고 하면 B가 A에게 가하는 힘은 -F이다. 또 접촉하고 있는 동안의 시간을 라고 할 때 운동량 변화량과 충격량 관계에서 다음과 같이 된다. 좌변은 충돌 전의 운동량의 합이고, 우변은 충돌 후의 운동량의 합이다. 즉, 두 물체의 운동량의 합은 충돌 전후가 같으므로 운동량은 일정하게 보존된다. 질량 m, M 인 물체가 속도 로 운동하다가 서로 충돌해서 로 되었다고 한다. 작용과 반작용의 법칙에 의해서 질량 m인 물체가 질량 M 인 물체에 의 힘을 가했다고 할 때 질량 M인 물체는 질량 m 인 물체에 인 힘을 가하게 된다. 이것을 운동량 변화량과 충격량의 관계에서 살펴보면 이것을 보면 2차원에서도 운동량이 보존된다는 것을 알 수 있다. 평면에서 충돌이 일어나는 경우에는 방향으로 나누어서 운동량 보존 법칙을 적용시킨다. ·예를 하나 들어보자. 질량 m인 물체 A가 속도 로 와서…
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