탄도진자

목차

실험목적
이론
실험방법
응용분야

본문내용

1. 목적
탄도진자를 이용하여 운동량 보존의 원리를 실험을 통하여 학습하고, 공의 초기속도를 계산해본다.

2. 이론
Ballistic Pendulum에서 공을 쏘았을 때 진자가 움직인다. 이 진자가 도달한 높이로부터 퍼텐셜에너지()를 계산할 수 있고, 이러한 퍼텐셜에너지는 공의 운동에너지()와 같다. 공을 쏘았을 때 진자는 회전을 하는데, 이 때 퍼텐셜에너지의 변화는 다음과 같다.

여기서 은 공의 질량과 진자의 질량의 합이며, 는 높이의 변화이다.
따라서 와 는 다음과 같다.


여기서 은 진자의 고정축으로부터 진자와 공의 합쳐진 중심점까지의 거리이다.
여기서 충돌 후 진자의 운동에너지는

충돌 후 진자의 운동량은 이므로 이를 위의 식에 대입하면

이를 운동량으로 풀면

운동량은 충돌 전의 공의 운동량 와 같고, 운동에너지와 퍼텐셜에너지는 같으므로 두 식을 연립해서 풀면 다음과 같다.

참고 자료

없음