한양대 에리카 일반물리실험 운동량 보존법칙

소개글

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목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 과정
4. 실험 결과지
5. 결과 및 분석
6. 결과 토의
7. 참고 문헌

본문내용

실험 목적
두 물체가 폭발하는 상황에서 두 물체의 질량이 같을 때 운동량과 총 운동량을 관측하고 두 물체의 질량이 다를 때 운동량과 운동 에너지를 계산한다. 두 물체가 충돌하는 상황에서 두 물체의 질량이 같은 비탄성 충돌일 때와 두 물체의 질량이 다른 탄성 충돌일 때 충돌 전후 총 운동량과 충돌 전후 운동 에너지를 계산한다.

실험 이론
운동량은 주로 로 나타내고 이는 질량 과 속도 를 곱한 값으로 정의 한다. 이를 간단하게 정리하면 아래 수식으로 나타낼 수 있다.
(수식1)
뉴턴은 제2 운동 법칙에서 시간에 대한 운동량의 변화를 힘으로 정의하였는데 이 상황에서 힘과 운동량의 관계를 아래 수식과 같이 나타낼 수 있다.
(수식2)
뉴턴의 제3 운동 법칙은 작용과 반작용의 법칙이다. 이를 운동량과 연관 지으면 다음과 같다. 질량이 인 물체가 의 속도로 질량이 인 물체에 힘을 가하면 질량이 인 물체는 으로 운동하고 질량이 인 물체에 크기가 같고 방향이 반대인 힘을 준다. 이때 두 물체의 운동량의 관계는 아래 수식과 같다.
(수식3)
(수식3)을 통해 도출할 수 있는 결과는 충돌 전과 후의 운동량은 보존된다는 사실이다.
운동 에너지를 나타낸 식인 도 (수식1)을 이용하면 운동량 로 나타낼 수 있다. 이를 통해서 전체 계에서 에너지의 변화 여부를 관측할 수 있다. 운동 에너지와 운동량의 관계는 아래 수식과 같다.
(수식4)
충돌의 종류는 크게 3가지가 있다. 충돌 전후의 운동량은 항상 보존된다는 전제하에 완전 탄성 충돌은 운동 전후의 운동 에너지가 보존되는 운동이고 비탄성 충돌은 충돌 후의 운동 에너지가 일부 손실되는, 완전 비탄성 충돌은 충돌 후 운동 에너지가 최대로 손실되고 두 물체가 붙어서 이동하는 충돌이다. 해당 실험에선 완전 탄성 충돌과 비탄성 충돌만 다룬다. 여기서 주의해야 할 점은 운동량과 운동 에너지를 혼동하는 것이다. (수식4)에서 보았듯이 모든 이 둘은 엄연하게 다른 개념이다.

참고 자료

일반 물리학 실험/ 판수: 4/ 저자: 한양대학교 물리 위원회/ 발행일: 2020년 2월 20일/ 출판사: 한양대학교 출판부
허브 포트의 티스토리
https://www.scienceall.com/%EB%B9%84%ED%83%84%EC%84%B1-%EC%B6%A9%EB%8F%8Cinelastic-collision/
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