한양대학교 일반물리학실험1 운동량 보존법칙 리포트

소개글

취득점수 100 / 최종점수 100 / A+ 받은 리포트입니다. 해당 과목에서 원하는 포멧으로 맞추어 작성하였고, 2022년에 했던 내용이라 최신정보입니다. 또한, 결과계산에 대해 자세히 적었으므로 도움되실 겁니다. 참고자료로만 사용하세요~

목차

1. 실험목적
2. 실험 이론
3. 실험 장비
4. 실험 방법
5. 실험 결과
6. 분석
7. 토의
8. 참고문헌

본문내용

1. 실험목적
각기 다른 질량의 카트를 사용하여 자석 완충장치를 이용한 탄성충돌과 벨크로 완충장치를 이용한 비탄성충돌을 실험하고 운동량이 보존되는지 확인한다.

2. 실험 이론
2.1 선운동량(Linear Momentum)
선운동량은 흔히 운동량(Momentum)이라고도 하며, 물체의 질량과 속도의 곱과 같다. 이때, 속도는 벡터값이기 때문에 선운동량은 벡터값이 된다.
(수식 1)에서 알 수 있듯이 속도가 0이면 선운동량도 0이 된다. 그러나 같은 속도로 움직이고 있다면 질량이 클수록, 반대로 같은 질량이라면 속도가 빠를수록 선운동량은 커짐을 알 수 있다.

2.2. 선운동량을 이용한 뉴턴의 제2법칙 정의
어떤 물체의 선운동량을 변화시키려면 그 물체에 알짜힘이 작용해야 한다. 따라서 물체의 질량이 변하지 않는다면(질량이 일정하다면) 알짜힘은 그 물체의 선운동량의 시간 변화율과 같다.

2.5. 운동에너지
운동에너지(단위 : J)는 물체의 운동상태와 관련된 에너지, 다시 말해 물체가 움직이기 위해 갖는 에너지로, 물체가 외부력에 의해 일을 하게 되면 운동에너지도 같이 증가하게 된다. 운동에너지는 일의 정의와 뉴턴의 제2법칙, 등가속도 운동 공식을 통해 유도할 수 있다.

2.6. 충돌의 종류에 따른 선운동량 보존과 운동에너지 보존
외부력이 존재하지 않는 고립계에서의 충돌이 일어난다고 가정하면, 선운동량 보존법칙에 따라 충돌 전과 후의 전체 운동량은 보존된다. 그러나 운동에너지는 상황에 따라 보존될 수도, 보존되지 않을 수도 있다.

4. 실험 방법
4.1. 폭발 – A. 같은 질량의 카트
(1). 카트의 플런저를 누른 후 트랙 위에 붙여 놓는다.
(2). 해당 실험의 Capstone 파일을 열고 ‘Record’를 누른 후 카트를 발사시키고 ‘Stop’을 눌러 정지한다.
(3). 각 카트의 속도를 기록한다.
(4). (2) ~ (3)를 3회 반복하고 평균을 낸다.
(5). 운동량과 총운동량을 계산하고 기록한다.

참고 자료

David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, “일반물리학I 11판(고려대학교 외 5교 역)”, 텍스트북스(2021).
Vern J. Ostdiek, Donald J. Bord, “쉽게 배우는 물리학 8판(물리학교재편찬위원회 역)”, 북스힐(2018).