[일반물리실험1] 운동량 보존 법칙(과학기술원 2023년 1학기 A+)

소개

과학기술원 일반물리실험1 2023년 1학기 A+받은 보고서입니다. 보고서에 빨간 글씨로 감점 요인 적어놓았습니다.

목차

1. 실험 목적
2. 배경 이론
3. 실험 방법
4. 실험 결과
5. 결론
6. 참조

본문내용

1. 실험 목적
카트, 운동센서, 추를 이용하여 카트가 탄성 충돌, 완전 비탄성 충돌할 때와 폭발할 때의 속도 변화를 측정하고, 카트 무게에 따른 속도 변화 또한 측정한다. 운동 전후 카트의 운동량과 운동에너지의 변화를 확인하고, 운동량 보존 법칙을 이해한다.

2. 배경 이론
- 운동량 보존 법칙
운동량 보존 법칙은 물체에 작용하는 알짜힘이 0이면 총 운동량은 변하지 않는다는 법칙이다. 운동량이 각각 인 두 물체가 있고, 두 물체가 충돌할 때 서로에게 가하는 힘을 각각 이라고 하면 뉴턴의 제3법칙에 따라 크기가 같고 방향이 다른 두 힘의 합 이다. 이를 시간 t에 대해 미분하면 이다. 따라서 값인 총 운동량은 상수로, 시간 t에 관계 없이 일정하다는 것을 알 수 있다.

- 탄성 충돌
충돌 전후 운동에너지와 운동량이 보존되는 충돌이다. 질량과 충돌 전후 속도가 각각 인 두 물체가 있을 때 v1f와 v2f를 아래의 식 ➀, ②와 같이 에 대한 식으로 나타낼 수 있다. 두 물체의 질량이 같다면 두 물체의 속도는 교환된다. 질량이 m2인 정지한 물체에 질량이 m1인 운동하는 물체가 충돌했을 때 충돌 후 속도는 아래의 식 ③, ④와 같이 나타낼 수 있다.

참고자료

· 이기준, 최승호, 박기성,『고전역학 실험서』,DGIST PRESS(2014), 51p-61p
· David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker,『Fundamentals of Physics 10th edition』,Wiley-Academy(2014), 237p-240p
· 네이버 지식백과 물리학백과
· https://terms.naver.com/entry.naver?docId=3537163&cid=60217&categoryId=60217
· 네이버 지식백과 두산백과
· https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1251929&cid=40942&categoryId=32228