아주대 물리학실험1 소스(2018년) A+<결과보고서6,충격량과 뉴턴제3법칙>

목차

[1] 측정값

[2] 결과

[3] 토의
1. 질문에 대한 토의
2. 실험과정 및 결과에 대한 토의(고찰)

본문내용

1. 실험 1에서 운동량 변화량과 힘을 적분한 값은 일치하는가?
→ 이론상으로 보면 운동량 변화량은 힘의 적분 값과 크기가 같아야 한다. 물체가 받는 충격량 즉, 충격력의 합이 운동량 변화량과 크기가 같기 때문이다. 실험 1에서 구한 운동량의 변화량은 이고, 이 실험에서 구한 힘의 데이터 테이블을 적분한 결과는 0.01976이다. 따라서 힘의 적분 값과 운동량 변화량은 -1.2%의 오차를 가진다. 이는 상당히 가까운 값이라고 볼 수 있다. 이 오차가 생긴 이유는 힘의 데이터 테이블을 적분하는 과정에서 생긴 값일 것이라 생각한다. 실험 1에서의 시간 대 힘의 그래프를 보면 충돌 전후에도 수레에 약간의 힘이 작용하고 있거나, 혹은 힘이 작용하고 있다고 측정 된 것을 알 수 있다. 따라서 이 실험 과정에 있어서 오차가 생긴 것으로 추측할 수 있다. 하지만 실험상에서 발생하는 여러 오차를 고려한다면, 이 실험에서 운동량의 변화량과 힘의 적분의 관계는 근사하며, 기대한 것과 가깝다고 말할 수 있다.

2. 충돌 전 또는 충돌 후의 속도 대 시간의 데이터에서 수레와 트랙의 마찰계수를 구할 수 있는가?
→ 마찰계수를 구하기 위해서는 먼저 마찰력이 작용하는 동안 속력의 변화를 측정하여야 한다. 속도-시간의 데이터 테이블을 저장하지 않아 정확한 값을 계산할 수는 없지만 그 과정을 살펴본다면, 우선, 속도-시간 그래프의 충돌 전·후를 살펴보면 실험적인 오차 외에 속도가 일정하게 감소하였음을 볼 수 있다. 마찰력은 이고 마찰력의 크기는 운동중인 물체에 작용한 힘의 크기와 같다고 가정할 수 있고 근사적으로 이므로, 이를 연립하면 이므로 라고 구할 수 있다.
실험 1에서는 충돌 전·후의 수레의 운동구간이 짧아 마찰계수를 구하기에는 무리가 있다고 생각한다. 하지만 필요한 값만 주어진다면, 수레와 트랙의 마찰계수를 구하는데 무리가 없다고 생각한다.

참고 자료

물리학실험 제 11판 [수정증보판], 아주대출판부, P61~P72