탄도딘자리포트

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목차

1. 실험목적

2. 실험원리
1) 운동량 보존법칙
2) 실험원리

3. 기구 및 장치

4. 실험방법

5. 실험결과
1) 측정값
2) 실험데이터 분석
3) 실험결과 분석

6. 참고문헌

본문내용

1. 실험목적
탄도진자를 이용한 실험을 통하여 운동량 보존의 원리를 이해하고 탄동진자에서 역학적 보존법칙을 써서 공의 초기속도를 계산해 보는 학습을 해본다.

2. 실험원리
1) 운동량 보존법칙
운동량 보존법칙이란, 닫힌 물리계에 작용하는 알짜 힘이 0이면, 그 물리계의 총운동량은 시간에 따라 변하지 않고 일정하다는 법칙을 말한다. 운동량 보존법칙을 뉴턴의 운동 법칙의 결과로 설명하기도 하지만, 운동량 보존법칙은 뉴턴의 운동 법칙보다 더 일반적인 자연법칙으로써 물체 사이에서 작용하는 힘은 작용-반작용의 법칙을 따른다[2].
2) 실험원리
Ballistic pendulum에서 발사대에서 탄환을 발사하면 발사된 탄환이 진자 끝에 달린 주머니에 실려 곡선을 그리며 올라간다. 그 올라간 진자가 도달한 높이로부터 퍼텐셜에너지를 계산할 수 있고, 이러한 퍼텐셜에너지()는 공의 운동에너지()와 같다고 할 수 있다. 공을 쏘았을 때, 진자는 회전을 하는데, 이때 퍼텐셜에너지의 변화는 다음과 같다.
여기서 은 공의질량과 진자의 질량의 합이며, 는 높이의 변화이다. 따라서 와 는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
여기서 은 전자의 고정 축으로부터 진자와 공의 합쳐진 중심점까지의 거리이다. 여기서 충돌 후 진자의 운동에너지는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
충돌 후 진자의 운동량은 이므로 이를 식 (4)에 대입하여 나타내면 다음과 같다.
이 식을 다시 운동량으로 풀면 다음과 같다.
운동량은 충돌 전의 공의 운동량 와 같고, 운동에너지와 퍼텐셜에너지는 같으므로 두 식을 속도의 항으로 풀어서 연립하면 다음과 같이 나타낼 수 있다.

3. 기구 및 장치
탄도진자장치, C클램프, 탄환용 구슬, 추

4. 실험방법
⓵ 추 걸이가 수직으로 늘어난 상태에서 각도기를 0점으로 위치할 때 정확히 0도가 되도록 실험 준비를 한다.

참고 자료

일반물리학실험, 김용민 외, 도서출판 주) 북스힐 (2013)
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3537163&cid=58577&categoryId=58577
(네이버 지식백과)