고전역학실험-충돌과 운동량 보존

목차

1. 실험목표

2. 실험 준비물

3. 이론적 배경

4. 실험 과정

5-1. 실험 결과 (탄성 충돌)
5-2. 실험 결과 (완전비탄성 충돌)
5-3. 실험 결과 (폭발)

6-1. 데이터 해석 (탄성 충돌)
6-2. 데이터 해석 (완전비탄성 충돌)
6-3. 데이터 해석 (폭발)

본문내용

1. 실험 목표
다양한 충돌을 하는 두 카트의 속도-시간 데이터 수집하기
충돌 전후의 두 카트의 운동량 비교하기
충돌 전후의 두 카트의 운동에너지 비교하기

2. 실험 준비물
① 버니어 데이터 수집 인터페이스
② Logger pro 3
③ 운동센서 브래킷
④ 추 2개
⑤ 카트 2개
⑥ 플린저 카트
⑦ 운동센서 케이블
⑧ 운동센서 2개
⑨ 저울
⑩ 역학트랙

< 중 략 >

4. 실험 과정
총 세 번의 실험 상황이 있고, 각각의 실험 상황마다 세 번의 가짓수로 질량을 다르게 하여 진행한다.
첫 번째 실험 상황은 탄성 충돌 상황을 가정한 것이다. 한 카트를 밀어서 정지해 있는 다른 카트에게 접근시킨다. 카트가 서로 마주보는 부분에 자석이 위치하도록 하여 맞닿지 않고서 튕겨져 나가도록 한다.
두 번째 실험 상황은 완전비탄성 충돌 상황을 가정한 것이다. 한 카트를 밀어서 정지해있는 다른 카트에게 접근시킨다. 카트가 서로 마주보는 부분에 벨크로가 위치하도록 하여 충돌 후 두 물체가 붙어서 함께 움직이도록 한다.
세 번째 실험 상황은 폭발 상황을 가정한 것이다. 카트 하나를 플린저 카트로 바꾼다. 두 카트가 맞닿아 있고 정지한 상황에서 막대로 플린저 카트의 막대가 튀어나오게 하여 서로 반대 방향으로 나가도록 한다.
질량의 변화는 카트에 얹은 질량추를 뺐다 끼웠다 하는 방식으로 주었다.

< 중 략 >

6-1. 데이터 해석(탄성 충돌)
할리데이 일반물리학 개정 10판에서는 ‘만일 충돌에 의해 전체 운동에너지가 변하지 않는다면 운동에너지가 보존되고, 그러한 충돌을 탄성충돌이라 한다. 일상적인 충돌에서는 운동에너지의 일부가 열에너지, 소리에너지 등 다른 형태의 에너지로 빠져나간다. 따라서 운동에너지가 보존되지 않으며 그러한 충돌을 비탄성충돌이라고 한다.’ 라고 기술하고 있다.

참고 자료

없음