[A+ 리포트] [일반물리실험] 탄동 진자 실험 (예비 결과 보고서)

소개

실험 과목 전부 다 A+를 받았으며 예비 결과가 합쳐진 보고서 내용입니다.
제 판매글에 들어가시면 실험과목들의 보고서를 확인하실 수 있습니다.

목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 실험 이론
4. 관찰 및 결과
5. 분석 및 토의
6. 결론
7. 참고문헌

본문내용

2. 실험목적
탄동진자를 이용하여 운동량 보존 법칙, 에너지 보존 법칙을 확인하고, 이를 이용하여 탄환의 속도를 측정한다.

3. 실험이론
선운동량은 운동하는 입자의 질량과 속도의 곱 또는 운동의 양이고 꼴로 나타낼 수 있다. 뉴턴의 제 1법칙 일반형인 선운동량 보존법칙은 충돌 전, 후 각각의 입자의 선운동량은 변하지만, 계의 전체 선운동량은 항상 일정하다는 원리인데 여기서 충돌은 두 입자가 짧은 시간 동안 서로에게 힘으로 상호작용을 하는 경우를 뜻한다. 이번 실험에서 나타날 충돌은 완전 비탄성 충돌이다. 즉, 충돌 후 두 입자가 합쳐져 함께 운동하는 경우이며 이때 반발계수 e=0이다. 역학적 에너지 보존법칙은 마찰과 공기 저항을 무시할 수 있을 때, 고립계의 역학적 에너지는 보존된다는 이론이다.

(1) 진자에 의한 방법
선운동량 보존법칙에 따라 충돌 전, 후에 계의 전체 선운동량은 항상 일정하다. 따라서 탄환이 진자에 박혀도 선운동량은 보존되며 완전 비탄성 충돌 상황이기 때문에 아래의 식이 성립한다. 충돌이 일어나는 동안에는 역학적 에너지 보존법칙이 성립하지 않지만, 충돌 후에 탄환과 합쳐진 진자의 운동에너지는 진자의 위치에너지로 바뀌게 되므로 역학적 에너지 보존법칙이 성립한다. 따라서 탄환의 초기속도는 아래 식과 같다.

(2) 사정거리에 의한 방법
초기속도 v로 운동하는 질량이 m인 탄환은 포물선 운동을 하게 된다. 이때 포물선 운동은 수평 방향과 수직 방향으로 나누어 볼 수 있는데 이때 수직 방향은 등가속도 운동이고 수평 방향은 등속도 운동이다. 따라서 탄환의 초기속도는 아래 식과 같다.

5. 분석 및 토의

참고자료

· 김은경 외 1명, (2010), 일반화된 탄동진자를 통한 선운동량과 각운동량 보존 연구, 한국물리학회, 새물리 제 60권 제 7호, pp. 702 – 709
· 일반물리학 실험교재 편찬위원회, (2020),일반물리학 실험교재 편찬위원회 (개정 6판), 국민대학교 출판부
· 한국과학기기공업협동조합. 탄동진자 실험기구 이미지
· https://stedi.or.kr/product/%ED%83%84%EB%8F%99%EC%A7%84%EC%9E%90/6391/