탄성충돌에 의한 선운동량 측정 결과보고서

최초 등록일
2010.06.14
최종 저작일
2010.05
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소개글

탄성충돌에 의한 선운동량 측정 결과보고서 입니다.

목차

1. 실험 결과
2. 토의

본문내용

2. 토의
(1) 식 (1)에서 이면 이다. 측정한 세 벡터 , , 는 닫힌 삼각형을 만들어야 한다. 측정값이 이 조건을 만족시키는가를 검토하라.

실험에서 과 는 16.3g으로 같은 질량을 가진다. 식 (1)에서

이므로 양변을 (또는 )으로 나누면

이다. 이 식을 만족한다면 세 벡터 , , 는 닫힌 삼각형을 만든다. 세 벡터의 값(크기)을 구해보았는데, 은 1.34m/s, 는 0.98m/s, 는 1.04m/s였다. , , 의 크기를 화살표의 길이로 하여 세 벡터 삼각형을 작도해보았는데, 과 를 더한 것이 이 되지 않아 닫힌 삼각형을 그릴 수 없었다.
이 충돌이 탄성 충돌이라면 충돌 전후의 계의 운동에너지가 보존되어야 하므로,

이다. 이므로

라는 식을 얻을 수 있다. 위 식에 , 값을 넣으면 의 값을 구할 수 있는데, 1.43m/s이다. 실험으로 얻은 값인 1.34m/s와의 오차는 6.29%로 나타났다.

(2) 측정값 , 가 식 (6)을 만족시키면 탄성충돌이다. 본 실험이 탄성충돌인지 아닌지를 판별하라. 탄성충돌이 아니면 에너지 손실은 얼마나 되는가 계산하라.

실험에서 과 의 값을 측정해보았는데, 은 47°, 는 31°였다. 식 (6)인

을 만족하면 탄성충돌이다. 실험값을 대입해보니

였다. 따라서 이 실험은 탄성충돌이 아님을 알 수 있었다.
충돌 전의 운동에너지는

이고, 충돌 후의 운동에너지는

이다. 탄성충돌이 아니면 충돌 과정에서 에너지가 손실되어 충돌 전의 운동에너지보다 충돌 후의 운동에너지 값이 더 작아야 한다. 실험 과정에서 입사구를 떨어뜨리는 높이가 정확하지 않아 여러 회 반복할 때 속도가 일정하지 않았고, 바닥에 깔린 종이에 표시된 입사구와 표적구의 위치를 측정할 때 종이가 움직여 위치 측정값이 정확하지 못했다. 이러한 오차 원인들 때문에 에너지가 손실되지 않고 오히려 더 큰 충돌 후 운동에너지 값을 얻게 되었다. 충돌 전보다 충돌 후에 약 0.002J의 에너지가 더 얻어졌다.

참고 자료

없음

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