선운동량 보존 실험

소개글

서로 밀어내는 두 수레를 이용하여 운동량 보존에 대해 알아본다.
수레로 운동량 보존법칙을 이해하는 실험입니다
예비보고서와 결과보고서가 함께 있습니다

목차

<예비보고서>
실험목적
실험 기구 및 장치
배경 및 이론
실험 방법 및 과정
참고문헌

<결과보고서>
실험목적
실험 배경이론
실험 결과
결과분석
참고문헌
부록

본문내용

1. 목적
서로 밀어내는 두 수레의 운동량 보존에 대해 알아본다.
2. 이론
선운동량의 시간변화율은 입자에 작용하는 알짜 힘과 같다.
이것을 방정식으로 표기하면 다음과 같다.
위 식은 입자에 작용하는 알짜 외부 힘 이 입자의 선운동량 를 바꾼다는 뜻이다. 역으로 보면 선운동량은 알짜 외부 힘에 의해서만 변한다. 즉, 알짜 외부 힘이 없으면 는 변할 수 없다. 를 식에 대입하면 일정한 질량 에 대해서 이 Newton의 제 2법칙과 동일한 표현식임을 알 수 있다.
그러면 이제, 입자계에 작용하는 알짜 외부 힘 (그리고 알짜 충격량 )이 0이고(고립계), 어떤 입자도 계에 출입할 수 없다고(닫힌 계) 가정하자. 에서 으로 놓으면 이므로 (닫힌 고립계)이다. 다시 말하면 다음과 같다.
입자계에 알짜 외부 힘이 작용하지 않으면 계의 전체 선운동량 는 변하지 않는다.
이 결과를 선운동량 보존법칙이라고 하며, 다음과 같이 표기할 수 있다.
(닫힌 고립계)
즉, 닫힌 고립계에 대하여



결과분석
거리와 질량비는 오차범위 ±0.8 이내에 존재한다. 평균값의 오차범위가 커지는 이유는 한쪽은 거리를 늘려서 실험하고 한쪽은 거리를 줄여서 실험했기 때문이다. 그리고 사람의 귀와 눈으로 판단하는데는 한계가 있기 때문에 오차가 존재할 수 밖에 없다. 수레의 도착을 기록해주는 실험장치가 있고, 거리를 줄이고 늘리는 걸 반대로 해서 실험해 데이터를 더 많이 얻는다면 더 적은 오차가 생기는 결과를 얻을 수 있으리라 예상된다.

참고 자료

한국물리학회 저, 일반물리학실험, 라이프사이언스(2006), p 77~81
부록