운동량 보존 법칙 (2D)

소개글

운동량 보존 법칙 (2D)

목차

1. 실험 목적
2. 이론적 배경
3. 실험 방법
4. 실험 결과
5. 결과 분석
6. 오차 및 오차 원인 분석

본문내용

1. 실험 목적
마찰이 없는 미끄럼판(Air Track)에서 2차원 충돌에 의한 운동량 보존법칙을 확인한다.

2. 이론적 배경
① Momentum and Collisions
그림과 같이 매끄러운 수평면 위를 운동하고 있는 질량 , 속도 인 공 A가 정지하고 있는 질량 인 공 B에 충돌하여 충돌 후 속도가 , 로 되었다고 하자.
이때, [ 충격량 = 운동량 변화량 ] 이므로,
공 A :
공 B :
이고, 이므로 위 두식을 정리하면 다음과 같다.

이 식은 충돌 전 후에 물체 A와 B의 운동량의 총합이 변하지 않는다는 것을 보여준다. 운동량 보존의 관계는 운동량을 직교하는 x, y 방향으로 분해하여도 운동량 보존관계가 성립한다.
x축의 운동량 :
y축의 운동량 :

② 반발계수와 운동량보존
- 반발계수의 정의
: 반발계수는 두 물체가 충돌할 때 되튀어 나가는 정도를 나타내는 수치로써 충돌 후 두
물체의 상대속도가 충돌 전에 비해 얼마나 작아지는지를 나타낸다.
두 물체의 충돌 전 속도를 , , 충돌 후 속도를 , 라 하면 반발계수는 다음과 같다.
3. 실험 방법
① 실험 장치를 설계한다.
- 에어판, 색이 다른 두 개의 쇠구슬, 기준자(50cm), 동영상 실험 장치를 이용하여 에 어판 위에서 쇠구슬이 충돌하는 모습을 찍을 수 있도록 실험 장치를 설계한다.
② 카메라 정렬
- 좌표 및 길이를 정확하게 측정하기 위하여 카메라의 배율, 명암, 각도 등을 조정한다.
③ 좌표계 설정

The experiment by the CCD camera
- 운동면에 일치하게 기준자를 정렬한 후 시작점, 마지막 점, 기준자의 길이를 설정하고 기준점의 위치를 정한다.
④ 실험 및 화면캡처
⑤ 결과 분석
- 프로그램을 이용하여 피사체의 시간에 따른
좌표, 궤적 등의 데이터를 얻는다.
- 분석을 통해 두 물체의 충돌 전후속도와 x축과
이루는 각도를 구하여 운동량보존법칙을 확인
한다.

참고 자료

- http://www-ph.postech.ac.kr/Edulab/
(일반물리실험 홈페이지에서 운동량 보존법칙 안내 자료)
- HIGH TOP 물리2 1권 운동과 에너지 김종권, 김성진 두산동아
- Fundamentals of physics by halliday, resnick, walker