선운동량 보존A+++

2. 실험 목적
두 개의 당구공을 충돌시켜 충돌 전후의 속력을 측정함으로써 충돌 전후의 선운동량을 비교한다.


3. 실험 기구
① 2차원충돌장치
② 쇠구슬
③ 수직 추
④ 먹지, 모눈종이, 줄자, 각도기


4. 이론
정지하고 있는 질량 m2인 입자에 질량 m1인 입자가 속도 v1으로 충돌하면 이 두 입자는 충돌후 그림 1과 같이 운동한다.
이 충돌에서 외력은 0이므로 선운동량은 보존된다. 즉,
m1v1 + 0 = m1v1́ + m2v2́ (1)
이다. 식 (1)을 입사방향을 x축, 이와 직각방향을 y축으로 하는 좌표계에서 성분으로 표시하면
x성분 : m1v1 = m1v1́ cosθ1 + m2v2́ cosθ2 (2)
y성분 : 0 = m1v1́ sinθ1 - m2v2́́ sinθ2
이다. 또 이 충돌이 탄성충돌이라면 충돌 전후의 계의 운동에너지가 보존되어야 하므로




m1v12 = m1v1́2 + m2v2́2 (3)
이다.
만약, 입사입자 m1과 표적…(생략)