운동량 보존과 충돌(탄성 충돌, 비탄성 충돌, 폭발) 실험 보고서(일반물리 실험), 고전역학, A+ 보고서, 과학기술원

소개글

과학기술원에서 일반물리(고전역학) 실험 중 운동량 보존과 충돌(탄성 충돌, 비탄성 충돌, 폭발) 실험 보고서입니다. 2018년 1학기에 A+를 받았고 믿고 쓰셔도 됩니다.

목차

Ⅰ. 실험목표
Ⅱ. 실험 이론 및 원리
Ⅲ. 실험 준비물
Ⅳ. 실험방법
Ⅴ. 실험 결과
Ⅵ. 고찰
Ⅶ. 참고 문헌

본문내용

Ⅰ. 실험목표
- 다양한 충돌을 하는 두 카트의 속도-시간 데이터 수집하기
- 충돌 전후의 두 카트의 운동량 비교하기
- 충돌 전후의 두 카트의 운동에너지 비교하기

Ⅱ. 실험 이론 및 원리
- 뉴턴의 제2법칙
힘과 가속도와 질량과의 관계를 나타내는 법칙으로, 물체에 작용하는 힘의 크기를 F, 가속도를 a라고 할 때 가속도는 작용하는 힘이 클수록 크다(a∝F). 즉 가속도가 생기는데 그 가속도의 크기는 힘에 비례하고 물체의 질량에 반비례한다. 이를 ‘뉴턴의 운동 제2법칙’ 또는 ‘가속도의 법칙’ 이라고 한다.

- 운동량
물체의 질량과 속도의 곱으로 표현한다. 외부에서 가해지는 힘은 물체의 운동량을 변화시킨다. 이 실험에서는 두 카트가 서로 충돌하기 전과 후의 운동량을 비교해본다. 물체의 질량과 속도의 곱인 벡터량. 단위는 kg·m/s를 사용한다.
물체의 질량과 속력, 운동방향을 나타내므로 운동상태에 대해 알려준다. 여러 개의 물체로 이루어진 계의 운동량은 각각의 물체의 운동량의 벡터합으로 나타난다.
운동의 제2법칙에 따르면 힘 F는 질량 m과 가속도 a의 곱으로 나타난다. 이때 가속도는 속도 v를 시간으로 미분하여 얻을 수 있으므로 이다.
그러므로 이고, 힘은 운동량의 시간변화율과 같다는 것을 알 수 있다. 따라서 힘이 작용하지 않으면 운동량은 보존된다.

- 운동에너지
운동하는 물체가 가지는 에너지를 운동 에너지라고 한다. 질량 m인 물체가 속도 v로 운동하고 있을 때는 으로 표시된다. 운동상태가 바뀌어 속도가 감소하면 감소한 속도에 해당하는 만큼의 운동에너지가 열에너지나 소리에너지와 같은 다른 형태의 에너지로 바뀐다. 가령 운동하고 있는 물체가 마찰을 받아 정지할 때는 운동에너지가 마찰저항에 대한 일로 소비되어 열이나 소리 등 다른 에너지로 바뀐다.

참고 자료

Principles of physics, 9th edition, Halliday, Resnick, Jearl Walker p. 243-275