일반물리학실험 - 선운동량 보존 법칙

소개

2019년 1학기 부산대학교에서 일반물리학실험 A+받은 레포트입니다.

목차

1. 실험목적
2. 실험 원리
3. 실험기구 및 재료
4. 실험방법
5. 측정값
6. 실험결과
7. 결과에 대한 논의
8. 결론
9. 참고문헌 및 출처

본문내용

2. 실험원리
1) 운동량 보존 법칙
: 자연의 기초적인 법칙으로, 외부의 힘을 받지 않는 고립된 물체 또는 계에서 전체 운동량의 합이 보존된다는 법칙.

운동의 제 2법칙에 따르면, 힘은 질량과 가속도의 곱, 또는 운동량의 시간변화율로 나타난다. 따라서 외부의 힘이 작용하지 않거나 합력이 0이면 물체의 운동 상태는 변하지 않고 관성을 유지한다. 이런 관성계에서 운동량의 총합은 항상 변하지 않고 보존된다. 여러 개의 물체로 이루어진 계의 경우, 물체끼리 충돌할 때 각각의 운동량은 바뀌지만 결국 전체의 총합은 변하지 않는다.

a. 완전 탄성 충돌
: 완전 탄성 충돌은 두 물체가 충돌할 때 충돌 전의 운동에너지의 합과 충돌 후의 운동에너지의 합이 보존되는 충돌

일차원에서 정지()해 있는 한 물체에 다른 한 물체가 속도 ()으로 충돌하는 경우에 충돌한 후 두 물체의 속도는 완전 탄성 충돌의 특성인 운동량 보존법칙, 운동에너지 보존법칙을 이용해 구할 수 있다.
운동에너지와 운동량의 총합은 같다는 성질을 이용해 , 의 관계식을 세울 수 있는데, 이 두 식을 연립하면 , 임을 알 수 있다.
따라서 충돌 후 물체 2는 항상 양의 속도가 되지만, 물체 1은 질량 과 의 크기에 따라서 속도가 0, 양 또는 음의 값을 가진다.

< 중 략 >

4. 실험방법
1) 공기 미끄럼대에 송풍기를 연결하고 수평계를 사용하여 미끄럼대가 수평이 되도록 조절나사를 조정한다.
2) 송풍기를 켜고 활차를 미끄럼대의 가운데에 올려놓고 활차가 움직이는지 확인한다. 만약 활차가 한쪽 방향으로 움직이면 미끄럼대의 수평을 다시 조정하고 송풍기의 출력을 적당하게 조절한다.
3) 포토게이트 계시기의 모드는 GATE 모드로 하고 RESET 버튼을 누른다.
4) 미끄럼대의 한쪽 끝에 있는 활차 발사기를 사용하여 활차 하나를 발사한다. 발사기의 고무줄의 수축 정도를 조정하여 발사하는 힘의 크기를 조절한다.

참고자료

· 일반물리학실험, 부산대학교 물리학교재편찬위원회, 청문각