물리학실험/물리학실험1 - 충격량과 뉴턴 제 3법칙 (아주대 A+)결과보고서

소개

아주대학교 물리학실험 1 충격량과 뉴턴 제3법칙

목차

1. 이론
2. 측정값
3. 결과
4. 토의
5. 참고문헌

본문내용

[1] 이론

충격량은 시간에 따라 물체에 작용하는 힘이 누적된 효과를 나타낸다.
충격량은 다음과 같이 정의된다.

뉴턴 제2법칙으로부터 물체에 작용하는 합력, 알짜 힘은 다음과 같다.

운동량은 이므로 그 합은 다음과 같다.

즉, 힘이 시간에 따라 누적된 효과는 운동량의 변화로 나타난다.

뉴턴 제3법칙을 보면, 두 힘 중의 하나를 작용이라고 하면 다른 하나를 반작용이라고 한다.
상호작용하는 두 물체는 서로 상대방 물체에 힘을 작용한다.
이 에 가하는 힘을 로 표기하면, 가 에 가하는 힘은 로 표기된다.
따라서 의 관계가 된다.

<중 략>

[3] 토의
1.질문에 대한 토의

질문 1. 실험 1에서 운동량 변화량과 힘을 적분한 값은 일치하는가?

이론상으로는 실험값에서의 운동량 변화량과 힘을 적분한 값은 일치해야 한다. 실험1에서 운동량 변화량은 –0.437(N·s)이고 힘을 적분한 값은 0.474(N·s)로 나왔다.
두 값은 부호가 다른데, 이 이유는 힘의 적분을 구할 때 다음 힘에서 현재 힘을 더하는 구분구적법을 사용했기 때문에 실제 수레의 충격량이 아니라 범퍼의 충격량을 구한 것 이므로 이 값에 (-1)을 곱해줘야지 수레의 충격량이 나온다. 따라서 0.474(N·s)와 0.437(N·s)을 비교하면 약 0.037의 오차가 나타났다.
이정도 오차는 실험 진행할 때의 우연적인 오차요인으로 인해 발생한 것이라고 추측할 수 있다.

질문 2. 충돌 전 또는 충돌 후의 속도 대 시간의 데이터에서 수레와 트랙의 마찰계수를 구할 수 있는가?

수레와 트랙의 일-운동에너지 정리를 이용하여 마찰계수를 구할 수 있다.
운동에너지는 이므로 이식을 이용해 충돌 전후의 운동에너지의 차이를 구한다. 마찰력이 한 일은 W(일) = F(마찰력) S(이동거리)로 구할 수 있다.
따라서, vt 그래프에서 면적으로 이동거리를 구한 후 마찰력을 구해서 곱한 마찰력이 한 일을 운동에너지의 변화량과 같다고 하면 수레와 트랙의 마찰계수를 구할 수 있다.

참고자료

· 대학물리학1 / Raymond A. Serway, John W. Jetwett / 북스힐 / p.196-210