한양대 에리카 일반물리학실험 운동량보존법칙

소개

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목차

1. 개요
2. 이론
3. 실험방법
4. 실험결과
5. 분석 및 토의
6. 참고문헌

본문내용

1. 개요
각기 다른 질량의 역학 카트를 이용하여 탄성충돌과 비탄성충돌 실험을 한다. 충돌 전과 충돌 후의 속도를 측정하여 충돌 전후에 운동량이 보존되는지 확인한다. 탄성충돌과 비탄성충돌에서 운동에너지의 변화를 관찰한다.
2. 이론
-운동량: 의 속도로 운동하는 질량이 인 물체는 수식 1.1 같이 정의된다.
(수식 1.1)
이때 이 항상 스칼라량 이므로 운동량 는 속도 와 같은 방향을 같는다.

-힘과 운동량: 운동량을 통해 뉴턴 제 2법칙을 표현하면 수식 1.2와 같이 나타낼 수 있다.
(수식 1.2)
(수식 1.3)
수식 1.2는 운동량의 시간 변화율이 알짜힘 이라는 의미이다. 즉 운동량은 외력이 가해져야만 변화할 수 있음을 뜻한다.
(수식 1.4)
다중입자의 경우 운동량은 벡터합으로 정의되며 질량중심의 속도와 전체질량의 곱 이다.

-충돌과 운동량 보존: 매우 짧은 시간동안 매우 큰 크기로 작용해 물체의 운동량의 변화시키는 현상이다. 여러 물체가 충돌하는 경우 그 물체들로 이루어진 닫힌계 또는 고립계 외부에서 힘이 가해지지 않는 한 계의 총운동량은 보존된다.
(수식 1.5)
(: 충돌 전 총운동량, : 충돌 후 총운동량)
이를 운동량 보존법칙이라고 한다.

-탄성충돌: 충돌 전후 계 전체의 운동에너지가 보존되는 충돌이다. 각 물체의 운동에너지는 변화하지만 계의 총운동에너지는 변화하지 않는다.

-비탄성충돌: 충돌 전후 계 전체의 운동에너지가 손실되는 충돌이다.
-완전 비탄성충돌: 충돌 전후 계 전체의 운동에너지가 손실되며 충돌 후 물체가 한 덩어리가 되어 운동하는 충돌이다.

3. 실험방법
3.1 실험 장치
(1) 2.2m PAScar 다이나믹 시스템(ME-6956)
(2) 다이나믹 트랙 마운트(CI-6692)

참고자료

· 데이비드 할리데이, 일반물리학 11판, 텍스트북스, p.p.201~216