선운동량 보존법칙(예비)

소개

2011 1학기 일반물리학실험 A+ 받은 자료입니다...

목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험 기구 및 재료
4.실험 방법

본문내용

1. 실험 목적
공기 미끄럼대를 이용하여 1차원 탄성충돌과 비탄성충돌 실험을 하여 충돌 전후의 선운동량과 운동에너지의 변화를 알아본다.
2. 실험 원리
입자들이 서로 충돌할 경우, 운동량 보존 법칙에 따르면 충돌 전의 운동량의 합은 충돌 후의 운동량의 합과 같다.
이를 토대로 완전 탄성충돌인 경우와 완전 비탄성충돌인 경우를 실험 할 것이다.
우리는 고등학교 물리 시간 때 배웠었다. 뭐냐? 바로 완전탄성충돌의 경우에는 운동량과 운동에너지가 모두 보존된다는 것을! 이것을 그대로 식으로 나타내보자.
운동량 보존의 법칙: m11 = m1`1 + m2`2
운동에너지 보존 법칙: m1v12 = m1v`12 + m2v`22
이 두식을 연립하여 v1,v2에 관한 식으로 나타내면
v`1 = v1 , v`2 = v1
로 주어진다. v2는 v1의 에너지를 받아서 양의 속도가 될 것이다. 물체 1은 질량 m1과 m2의 크기에 따라 속도가 0, 음 또는 양이 된다. 여기서 한 가지 더 떠올려보자면 질량이 같은 물체의 완전 탄성충돌의 경우에는 속도교환이 일어난다. 그리고 이므로 둘 다 분모가 0이 되지는 않지만 ′인 경우 분자가 0 또는 음수가 될 경우 멈추거나 뒤로 밀려나기 때문에 잘 인지하고 실험을 해야 할 것 이다.
완전 비탄성 충돌의 경우에는 운동에너지는 보존되지 않고 운동량만 보존된다고 배웠다. 따라서 운동량 보존법칙만 성립하게 되고 질량이 같은 물체의 충돌의 경우 충돌 후 결합된 물체의 속도 는 이렇게 나타낼 수 있다.
3. 실험 기구 및 재료
공기 미끄럼대(air track), 송풍기, 활차, 포토게이트 계시기, 수평계, 추, 저울, 자
4.실험 방법
①공기 미끄럼대에 송풍기를 연결하고 송풍기를 켜고 활차를 미끄럼대의 가운데 올려놓고 공기의 분사량도 적당하게 조절한다.
②미끄럼대의 한쪽 끝에 있는 활차 발사기를 사용하여 활차 하나를 발사한다. 발사기의 고무줄의 수축 정도를 조정하여 발사하는 힘의 크기를 조절한다.
③활차에 결합된 속도판의 폭을 측정하고 속도판이 포토게이트 계시기를 지나는 데 걸리는 시간을 측정하여 활차의 속도를 계산한다. 속도를 계산할 때 활차가 움직이는 방향을 고려하여 (+) 또는 (-)부호를 표시한다.

참고자료

· 없음