[물리학실험]선운동량 보존과 비교 (예비 및 결과레포트)

소개글

목적 : 에어 크랙위에서 두 물체가 정면 충돌할 때 충돌 전과 후의 운동량을 비교하여 운동량이 보존되는지 확인한다.

목차

part 1. 예비보고서
part 2. 결과보고서

본문내용

2의 우변이 0에 가까우면 P2-P1 =0 으로 근사할 수 있게 된다.
이러한 상황이 두 물체가 충돌하기 전후에 운동량 보존 법칙을 적용할 수 있는 근거가 된다. 즉, 외력이 아주 작거나 충돌시간이 아주 짧아진다면 충돌직전과 직후의 총운동량은 근사적으로 같다. 1차원에서 충돌하는 두 물체에 대해, 충돌 직전과 직후의 총운동량을 각각 Pi, Pf 로 표시하면
Pi=(m1*v2i)+(m2*v2i) = (m1*v1f)+(m2*v2f)=Pf
라고 쓸 수 있으며 이식이 얼마나 좋은 근사식인가 하는 것은 식2의 우변이 얼마나 0에 가까운가가 결정하게 된다.



{{운동량 보존}}
물체를 가속시키려면 물체에 힘을 가해야 된다는 newton의 제2법칙을 생각해보아라. 이와 마찬가지로 물체의 운동량을 변화시키려면 충격량을 가해야 된다는 사실을 알 수 있다. 어떤 경우는 물체의 외부에 있는 어떤 것에 의해 물체에 힘이나 충격이 가해져야 된다. 이때 내부 힘은 고려하지 않는다. 예를 들어 야구공안의 분자력은 야구공의 운동량에 영향을 주지 않는다. 마치 자동차에 앉아서 계기판을 밀어 보았자 자동차의 운동량에 아무런 변화를 주지 못하는 것과 같다. 왜냐하면 이러한 힘들이 물체 내에서 서로 작용 반작용하는 내부적인 힘이기 때문이다. 외부에서 야구공이나 자동차에 작용하는 힘은 운동량을 변화시킨다. 따라서 외력이 없다면 운동량의 변화는 불가능하다.
총알이 총에서 발사될 때 나타나는 힘들은 내부 힘이다. 총알과 총을 포함한 전체 계의 총운동량은 변하지 않는다. Newton의 제 3법칙에 의하여 총알에 작용한 힘은 총에 작용한 힘과 크기가 같고 방향이 반대이다. 총알과 총에 작용하는 힘들은 동시에 작용하므로 크기가 같고 방향이 반대인 운동량을 주게 된다. (운동량의 복합적인 형태) 이때 되 튀겨진 총은 속력을 얻은 총알과 같은 운동량을 갖게 된다. 총알과 총이 얻게 되는 운동량이 아무리 크더라도 총알과 총이 이루는 전체계의 운동량에는 아무런 변화를 주지 못한다. 발사하기 전의 운동량은 0이며 발사 후에도 총 운동량은 0이다. 즉 운동량의 증가나 감소가 없다.
총과 총알의 예에서 두가지 중요한 아이디어를 배울 수 있다. 첫째로 운동량은 속도와 마찬가지로 크기와 방향을 가진 벡터량이다. 따라서 같은 방향의 운동량은 단순히 더해주고 반대방향의 운동량은 빼주면 된다.
총과 총알의 예에서 얻을 수 있는 두번째 중요한 아이디어는 보존에 관한 것이다. 발사전과 후의 운동량은 같다. 총과 총알로 이루어진 계에서 운동량의 증가나 감소는 없다. 어떤 과정에서 물리량이 변화 없이 남아 있을 때 보존 된다고 말한다. 따라서 운동량은 보존 된다고 할 수 있다.



{운동량 보존 법칙} ~ 적당한 조건하에 있는 고립된 계(系)에서 전체 운동량은 변하지 않고 보존된다는 법칙.

참고 자료

없음