[일반물리학실험]에어트랙(Air Track)

소개

실험 과정은 다음과 같다.
1. Newton의 제 2법칙
2. 완전 비탄성 충돌에서의 운동량 보존 법칙

목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론 및 원리
1) 실험 배경
2) Newton의 제 2법칙
3) 완전 비탄성 충돌에서의 운동량 보존 법칙

3. 실험 기구 및 장치
1) 실험 재료

4. 실험 방법
1) Newton의 제 2법칙
2) 완전 비탄성 충돌에서의 운동량 보존 법칙

5. 주의 사항

6. 실험 결과
1) Newton의 운동 제2법칙
2) 완전 비탄성 충돌에서의 운동량 보존 법칙

7. 토의 사항
1) 실험 고찰

본문내용

1. 실험 목적
1.1. 마찰이 없는 수평 미끄럼판에서 운동하는 물체의 여러 가지 역학적 현상을 관찰한다.

2. 실험 이론 및 원리
2.1. 실험 배경
에어트랙(air track)은 압축 공기를 수많은 작은 구멍을 통하여 분출시켜 활차(glider)를 뜨게 함으로써 활차가 마찰이 없이 움직이게 만들어 주는 장치이다. 따라서 마찰이 없는 이상적인 조건하에서 물체의 병진운동, 진동, 충돌 등을 관찰할 수 있으며, 이와 관련된 여러가지 역학법칙 및 보존법칙 등을 확인할 수 있다.

2.2. Newton의 제 2법칙
본 실험에서는 일정한 힘에 의하여 일직선상에서 미끄러지는 에어트랙 활차의 운동을 관찰함으로써, 아래 식으로 주어지는 Newton의 제 2법칙을 실험적으로 확인하기로 한다.
F=ma (1)
질량 m의 활차에 작용하는 일정한 힘 F는 실의 장력에 의하여 주어진다. 이 활차와 질량이 M인 추가 팽팽히 붙어서 움직이므로 같은 크기의 가속을 받는다. 그러나 이 두 물체의 질량이 다를 경우 작용하는 힘은 다르다. 각각에 대한 Newton의 운동 방정식
T = ma
Mg-T = Ma
로부터 실의 장력 T를 소거하면 다음의 가속도를 얻는다.

a`= {M} over {m`+`M``} g`` (2)
즉, 뉴톤의 제 2법칙이 성립하면 가속도의 값은 식 (2)의 우변에서 계산되는 값이어야 한다.
이제 순전히 가속도의 정의에 입각하여 이 가속도의 값을 (실험을 통하여) 구해보자. 일정한 힘이 작용할 때, 질량 m의 활차가 정지상태로부터 출발하여 시간 △t 동안에 움직인 거리가 D라고 하면, 등가속도 운동이므로, 다음 관계식이 성립한다.
D``=` {1} over {2} a`` DELTA t ^{2} ``
따라서 D와 △t를 측정하여 가속도
a`=` {2D} over {DELTA `t` ^{2}} `` (3)
를 얻을 수 있다. 식 (3)에서 얻어지는 가속도와 식 (2)에서 얻어지는 가속도를 비교하여 상대 오차를 살펴본다.

참고자료

· 없음