[물리 실험]운동량과 에너지 보존 결과보고서

소개

물리실험 운동량과 에너지 보존 결과 보고서이구요

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목차

실험목적
측정값
질문및 토의
결론및검토

본문내용

실험 목적

탄동진자(ballistic pendulum)를 이용하여 비탄성 충돌일 때 운동량 보존 법칙을 학인하고 에너지 손실을 계산한다.

1. 충돌 후 진자의 운동량에 따른 표준오차를 오차의 전파를 이용해 계산하시오.
..........
2. 충돌전 공의 운동량에 따른 표준오차를 오차의 전파를 이용해 계산하시오.

⇒
3. 진자를 강체로 고려할 경우와 하지않을 경우의 차이점은 무엇인가? 어느 실험이 더 작은 오차를 나타내는가?

⇒ 진자를 강체 외력을 가해도 모양과 크기가 변하지 않는 물체
로써 고려할 경우가 고려하지 않았을 경우보다 오차가 더 작게 나타난다.
만약 진자가 강체가 아닐 경우를 고려해 본다면 구슬공과 부딪히는 순간 진자는 변형을 일으키게 된다. 이때 변형을 하려면 변형 에너지를 필요로 하게 된다. 전체 에너지는 결국 에너지 보존 법칙에 의하여 변형 에너지만큼을 제외한 에너지만큼만 진자운동에 관여하게 되므로 진자가 강체일 때 보다 비 강체일 때 그만큼의 운동 손실이 있게 된다. 그것은 측정 결과, 결국 오차로 남게 될 것이다.

결론 및 검토

충돌 전의 쇠구슬의 운동량은 쇠구슬의 질량과 속도에 비례한다. 이 질량은 정해져 있는 상수이므로 쇠구슬의 운동량은 이 실험에서 전적으로 속도에 비례한다. 여기서 속도를 결정하는 것은 발사통의 Range이다. 용수철의 탄성력을 이용한 이 발사통은 용수철을 작은 변위만큼 움직이는 Short Range, 그리고 점점 변위를 크게 해주는 Long Range로 후크의 법칙에 의하여 쇠구슬에 미치는 힘은 Long Range로 갈수록 크다. 미치는 힘에 비례하여 쇠구슬의 속도도 커지게 되고 이로 인해 충돌전의 쇠구슬의 운동량도 커지게 된다.
발사된 쇠구슬은 진자와 서로 합쳐져서 마치 하나의 물체처럼 움직이게 되는데 이때 운동량 보존 법칙에 의해 발사전의 쇠구슬의 운동량과 이 합쳐진 질량의 운동량은 서로 같게 되어야 한다. 그러므로 쇠구슬의 처음 속도가 클수록 또는 Long Range로 갈수록 합쳐진 진자의 운동량은 따라 커져야 한다. 또한 관성모멘트와 각운동량의 관계(각운동량은 관성 모멘트와 각속도의 곱)에서 각운동량도 보존되어야 한다. 한편, 에너지 보존 법칙에서 본다면 비탄성 충돌은 탄성 충돌과는 달리 쇠구슬과 진자의 충돌 후 운동 에너지의 손실을 가지고 올 것이다.

참고자료

· 없음