[물리학 및 실험] 당구의 역학

목차

1. Introduction
2. Data & Result
3. Discussion
4. Reference

본문내용

이번 실험은 수업시간에 배운 충돌에 대한 이론들을 실제 원판의 충돌을 통해 확인해 보는 실험이었다.
첫 번째 실험에서는 두 원판을 충돌시켜 운동량과 운동에너지가 보존되는지를 확인해 보았다. 우선 운동량은 약간의 차이는 보이지만 대체로 보존된다고 말할 수 있다. 하지만 운동에너지에너지는 보존되지 않았는데, 이때 운동에너지 비 f는 각각 0.89와 0.80이었다.
운동에너지가 보존되지 않는 것으로 보아 두 원판의 충돌은 f=1이 되는 완전탄성충돌이 아님을 알 수 있다.
운동에너지가 보존되지 않는 다는 것은 판 위의 알루미늄 원판이 움직일 때 마찰력이 작용하였다는 것을 말해준다. 비록 판과 원판이 직접적으로 접해서 생기는 마찰을 피했지만 공기와의 마찰이 존재한다. 이 마찰력에 의해 에너지가 손실되어 운동에너지는 보존되지 않는다. 마찰력뿐만 아니라, 판이 기운 것도 생각해 볼 수 있다. 아무리 수평기를 정확히 사용한다고 해도 판은 조금이라고 기울어지기 때문이다. 그렇게 되면 2차원 상의 충돌이 아닌 판의 기울기까지 고려한 3차원 상의 충돌을 고려해야 할 것이다. 그리고, 에너지의 측면에서 살펴보면 충돌 할 때 미세하지만 소리 에너지, 빛 에너지 등으로 에너지가 방출되기 때문에 운동 에너지는 보존되지 않는다.
운동에너지가 보존되지 않는 가장 큰 이유는 공기와의 마찰력을 들 수 있을 것이다. 실험 2에서는 직접 그 마찰력을 구해보았다. 라는 식을 통해서 우리는 상수 b를 알면 f를 구할 수 있게 된다. 실험에서 구한 b의 값은 0.12였다.

참고 자료

1) Serway, Principles of Physics, 1998
2) Ferdinand P. Beer and E. Russell Johnston Jr., Vector Mechanics for Engineers,
McGrow-Hill, 1998