운동량보존

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 결과
4. 분석 및 토의

본문내용

1) 실험 목적
이 실험에서는 운동하는 두 물체가 충돌 전후로 전체 선운동량이 보존됨을 확인한다.

2) 실험 이론
그림 1과 같이 초속도 v1으로 운동하던 질량 m1인 물체 A와 초속도 v2로 운동하던 질량 m2인 물체 B가 충돌하여 충돌 후의 속도가 각각 ,이 되었다고 가정한다. 충돌 과정에서 물체 A가 물체 B에 가한 힘을 F라고 하면, 작용 반작용의 법칙에 의해 물체 B가 물체A에 가한 힘은 -F이다. F의 크기는 충돌하는 동안 변할 수 있지만, 매 순간에 있어서 F와 -F의 크기가 서로 같다는 사실에는 변함이 없다.
입자계에 알짜 외부힘이 작용하지 않으면 계의 총운동량은 변하지 않는다. 시각 t부터 t'까지 물체 A가 물체 A에 준 힘 F에 의하여 물체 B에는 충격량이 주어지고 이 충격량의 크기만큼 물체 B의 운동량은 변하며, 이 변화량은 다음과 같다.
<중략>

즉 충돌 후 두 물체의 운동량의 합은 충돌 전 두 물체의 운동량의 합과 같으므로 충돌 과정에서 운동량은 보존된다.
여기서 운동량 보존 법칙은 외력만을 고려한다. 내부에서도 폭발 따위의 내력으로 일부분의 운동량이 변할 수 있지만, 외력이 없으면, 전체 운동량은 절대로 변하지 않는다. 운동량 보존법칙을 이용하면 두 물체, 혹은 그 이상의 물체가 서로 충돌할 때 운동 상태의 변화를 예측할 수 있다. 그러나 우선 물체와 물체가 충돌할 때 주고 받는 힘의 개념을 이해 할 수 있어야 한다. 임의의 두 물체가 충돌할 때는 서로 복잡한 형태의 힘을 주고 받는다. 그리고 그 내용은 운동량 보존 법칙과 상당한 밀접한 관련이 있다.

참고자료

· 일반 물리학 실험(임헌화 등 10명 공저), 일반 물리학 (신규승 등 10명 공저)