운동량 보존법칙(A+)

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목차

Ⅰ. 실험목표

Ⅱ. 이론적 배경
1. 운동량 보존법칙
2. 충돌의 종류와 반발계수

Ⅲ. 실험방법

Ⅳ. 실험 데이터

Ⅴ. 결과 및 토의
1. 실험 결과
2. 오차 분석
3. 실험 개선 방안

본문내용

Ⅰ. 실험목표
다양한 상황에서 수레를 충돌시키는 실험을 하고 이를 Data Studio와 센서를 이용해서 분석한다. 그 후 이 자료를 이용하여 물리학에서 기본적인 법칙인 운동량 보존법칙이 성립함을 보인다.

Ⅱ. 이론적 배경
1. 운동량 보존법칙
두 개 또는 그 이상의 개수의 물체가 서로 힘을 미치며 운동할 때, 외력이 작용하지 않는 한 각 물체의 운동량은 변하더라도 전체 운동량의 합(벡터 합)은 언제나 일정하게 보존된다. 이것은 물체 간에 작용하는 힘인 내력이 작용-반작용 법칙을 따르므로, 각 물체가 받는 내력을 모두 합하면 0이 되기 때문이다.

2. 충돌의 종류와 반발계수
충돌은 반발계수 e에 따라 3가지로 나눌 수 있는데 첫 번째가 완전탄성충돌로 e=1 인 경우이고 운동량은 물론 운동에너지도 보존되는 충돌이다. 두 번째는 비탄성충돌, 즉 반발계수 e가 0<e<1 일 때이다. 이 경우에는 운동량은 보존되지만 운동에너지는 보존되지 않는다. 마지막 세 번째가 완전비탄성충돌로 e=0이고 충돌 후 한 덩어리가 되어 운동하게 되는 충돌이다. 이 경우도 역시 운동량은 보존되나 운동에너지는 보존되지 않는다.

Ⅲ. 실험방법
① Data Studio를 컴퓨터에 설치하고 컴퓨터와 센서를 연결한다.
- 이 때 케이블의 연결에 주의한다.
② 센서를 레일의 양쪽 끝에 설치하고 레일의 수평을 맞춘다.
③ 실험할 여러 상황들을 구상한다.
- 충돌의 종류 변화, 추를 올렸을 때, 같은 방향일 때/반대 방향일 때, 속도 변화
④ 레일 위에 수레를 올려놓고 실험하고자 하는 상황에 알맞게 이들을 배치한다.
⑤ 다양한 상황에 대해 실험을 수행하고 Data Studio를 이용해 자료를 분석한다.
- 충돌 전후의 두 수레의 기울기를 구하여 운동량 보존이 되는지 살펴본다.
- 조건을 변화시켜가면서 실험한 그래프들을 한 화면에 모아놓고 비교 분석한다.

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