[건국대학교 물리실험 A+] 에어테이블을 이용한 2차원 충돌 실험

소개글

"[건국대학교 물리실험 A+] 에어테이블을 이용한 2차원 충돌 실험"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 제목

2. 실험 날짜

3. 실험 목적

4. 실험 이론

5. 실험 장비

6. 실험 방법

7. 실험 결과

8. 토의
1) 충돌 실험 운동량 결과 분석
2) 충돌 실험 역학적에너지 결과 분석

9. 참고문헌

본문내용

1. 실험 제목
에어테이블을 이용한 2차원 충돌 실험
2. 실험 날짜
2020 05 18
3. 실험 목적
바닥과의 마찰을 거의 무시할 수 있는 에어테이블 위에서, 물체들의 2차원 운동 및 충돌 전후를 관찰하여 운동량과 에너지 변화를 살펴본다.
4. 실험 이론
2차원 충돌을 하는 입자의 경우 충돌 과정에서 이 계에 작용하는 힘은 서로 밀치는 힘으로 두 입자에 같은 크기, 그러나 서로 반대 방향으로 작용하여 계 전체로는 상쇄된다. 이러한 힘을, 내력(internal force)이라고 부르며 이 특성은 물체에 가해지는 힘의 작용 반작용의 법칙(law of action and reaction)에서 기인한다. 내력만이 작용하는 계(즉, 고립된 계)의 선운동량은 보존되므로, 두 입자의 충돌 전후에 입자 계의 총 선운동량은 같다.
그림 1.10.1과 같이 질량이 각각 m1, m2이고 속력이 u1, u2인 두 입자의 2차원 충돌을 생각해 보자. 그림과 같이 좌표계를 택하면 총 선운동량의 x, y 성분이 각각 보존되므로 다음의 식을 얻을 수 있다.
(1)             m1u1cosα1 + m2u2cosα2 = m1v1cosβ1 + m2v2cosβ2
(2)             -m1u1sinα1 + m2u2sinα2 = m1v1sinβ1 + m2v2sinβ2

여기서 α, β는 입사각과 산란각이고 v는 충돌 후 속력이다. 이 충돌이 완전탄성충돌이라면 충돌 전후의 에너지가 보존되므로 다음의 식이 성립한다.
(3)            1/2m1u12 + 1/2m2u22 = 1/2m1v12 + 1/2m2v22
그러나 실제로 역학적에너지는 충돌 중에 소리나 열 등으로 감소할 것이다.
5. 실험장비
1) I-CA system
2) 에어테이블 실험 세트
3) 에어블로어
6. 실험 방법
(1) 평평한 테이블 위에 에어테이블을 올려놓고 최대한 수평이 되도록 한다.

참고 자료

건국대학교 물리학과 공저, 북스힐, <일반물리학실험 (개정판)> 2018, p77~84