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LAT를 이용한 충돌 실험 결과 보고서 평가A좋아요

LAT를 이용한 충돌 실험(결과 레포트)5. 실험 결과(1). 탄성 충돌 실험1 질량 :{{m}_{1}=240g, {{m}_{2}=240g{시간횟수DISPLAY1DISPLAY2DISPLAY3DISPLAY410.31970.336620.25330.262930.23330.242340.24750.258650.27830.2911평균0.26640.27832 질량 :{{m}_{1}=340g, {{m}_{2}=240g{시간횟수DISPLAY1DISPLAY2DISPLAY3DISPLAY410.25100.22391.445320.26700.23621.643830.25640.22711.260640.25860.23131.371450.31080.27751.4610평균0.2687{0.23{001.43643 질량 :{{m}_{1}=240g, {{m}_{2}=340g{시간횟수DISPLAY1DISPLAY2DISPLAY3DISPLAY410.22491.50250.313920.21021.35890.268330.20561.38600.259040.21961.59260.277350.21051.25690.2680평균0.21411.41940.2773(2). 비탄성 충돌 실험4 질량 :{{m}_{1}=240g, {{m}_{2}=240g{시간횟수DISPLAY1DISPLAY2DISPLAY3DISPLAY410.25360.54200.546020.20620.42410.424130.20330.42610.429640.20110.42080.425250.19880.41600.4190평균0.21260.44580.44885 질량 :{{m}_{1}=340g, {{m}_{2}=240g{시간횟수DISPLAY1DISPLAY2DISPLAY3DISPLAY410.24320.42960.433020.23810.42310.426030.24590.43430.436940.24780.43870.442250.25630.45450.4562평균0.24630.43600.43896 질량 :{{m}_{1}=240g, {{m}_{2}=340g{시간횟수DISPLAY1.21010.52200.5206평균0.21410.53550.53506. 결론스크린의 길이가 10㎝이므로, 각 DISPLAY를 지날 때의 속도(㎧)는{{0.1}over{시간}으로 구할 수 있다. 그래서 각 경우(위의 실험 결과에서 평균값)의 속도를 구하면 다 음과 같다.(실험결과가 횟수에 따라서 많은 변함이 없으므로 평균값을 그 대표로 그대로 이용한다.){속도(㎧)방법DISPLAY1DISPLAY2DISPLAY3DISPLAY410.37530.359320.37220.43480.069630.46700.07050.360640.47040.22430.222850.40600.22940.227860.46710.18670.1869DISPLAY1은 게이트1의 첫 번째 통과속도, DISPLAY2은 게이트1의 두 번째 통과속도, DISPLAY3은 게이트2의 첫 번째 통과속도, DISPLAY4은 게이트2의 두 번째 통과속도이다.그러므로 모든 방법에서 DISPLAY1의 속도는 초기 속도이다.방법1에서는{{m}_{1}과{{m}_{2}의 값이 같으므로 충돌 후 글라이더1은 두 게이트 사 이에서 거의 움직이지 않고 글라이더2 만이 게이트2를 지나므로 DISPLAY2,4의 값은 없다.방법2에서는{{m}_{1}의 값이{{m}_{2}의 값보다 크므로 충돌 후 글라이더1은 글라이 더2를 밀어 게이트2를 지나게 하지만, 글라이더1 또한 게이트2를 통과한다. 따 라서 DISPLAY4의 값이 존재한다.방법3에서는{{m}_{1}의 값이{{m}_{2}의 값보다 작으므로 글라이더1은 충돌 후 다시 반대방향으로 운동 게이트1를 한번 더 지난다. 따라서 DISPLAY2의 값이 존재 한다.방법4,5,6은{{m}_{1}과{{m}_{2}에 상관없이 비탄성충돌이므로 글라이더1은 충돌후 들라이더2와 붙어서 게이트2를 같이 통과하므로, DISPLAY3,4값이 존재하고 DISPLAY2의 값은 존재하지 않는다.(1). 운동량 보존 : {{m}_{1}{v}_{D1}+{m}_{2}×0={m}_{1}{v}_{-D2orD4}+{m}_v}_{-D2orD4}}^{2}+{1}over{2}{m}_{2}{{v}_{D3}}^{2}비탄성 : {{1}over{2}{m}_{1}{{v}_{D1}}^{2}+{1}over{2}{m}_{2}×0≠{1}over{2}{m}_{1}{{v}_{-D2orD4}}^{2}+{1}over{2}{m}_{2}{{v}_{D3}}^{2}(3). 반발계수 : {e={|{v}_{D3}-{v}_{-D2orD4}|}over{|0-{v}_{D1}|}실험1 (1). {0.24×0.3753≒0.24×0.3593→ 1≒0.9574(2). {0.5×0.24×{0.3753}^{2}≒0.5×0.24×{0.3593}^{2}→ 1≒0.9166(3). {e={|0.3593-0|}over{|0-0.3753|}=0.9574실험2 (1). {0.34×0.3722≒0.34×0.0696+0.24×0.4348→ 1≒0.9882(2). {0.5×0.24×{0.3722}^{2}≒0.5×0.24×{0.4348}^{2}+0.5×0.34×{0.0696}^{2}→ 1≒0.9901(3). {e={|0.4348-0.0696|}over{|0-0.3722|}=1.0064실험3 (1). {0.24×0.4670≒0.24×(-0.0705)+0.34×0.3606→ 1≒0.9429(2). {0.5×0.24×0.4670=0.5×0.24{(-0.0705)}^{2}+0.5×0.34×{0.3606}^{2}→ 1≒0.8675(3). {e={|0.3606-(-0.0705)|}over{|0-0.4670|}=0.9231실험4 (1). {0.24×0.4704≒0.24×0.2228+0.24×0.2243→ 1≒0.9509(2). {0.5×0.24×{0.4704}^{2}≠0.5×0.24×{0.2228}^{2}+0.5×0.24×{0.2243}^{2}→ 1≠0.4517(3). {e={|0.2243-0.2228}|}over{|0-0.4704|}=0.0032실험5 (1). {0.34×0.4060≒0.34×0.2278+0.24×0.2294→ 1≒0.9599(2). {0.5×|0-0.4060|}=0.0039실험6 (1). {0.24×0.4671≒0.24×0.1869+0.34×0.1867→ 1≒0.9664(2). {0.5×0.24×{0.4671}^{2}≠0.5×0.24×{0.1869}^{2}+0.5×0.34×{0.1867}^{2}→ 1≠0.3864(3). {e={|0.1867-0.1869}|}over{|0-0.4671|}=0.0004위의 계산으로 보면 우리가 배웠던 운동량보존의 법칙은 전 실험에서 처음 운동량을 1로 놓았을 때 나중 운동량이 0.9대로 거의 보존됨을 볼 수 있었다. 또한 실험123에서 운동에너지 보존 법칙 또한 처음 운동에너지를 1로 놓으 면 나중 운동에너지가 0.9대로 거의 보존됨을 볼 수 있었다. 그리고 탄성계수 또한 123실험에서는 완전탄성계수 1에 가까운 수치를 보였고, 567실험에 서는 완전비탄성 충돌계수0에 가까운 수들을 얻었다.6. 토의(1). 식1과 식2를{{m}_{A}={m}_{B}=m과, {{v}_{A}=v,{{v}_{B}=-v로 놓고 풀면 {{v}_{A}'=v,{{v}_{B}'=-v도 해가 됨을 알 수 있다. 이 해의 물리적 의미는 무엇인가?위 해는 두 물체가 충돌 후에도 계속 같은 속도를 갖는다는 해이다. 이는 상 식적으로 일어날 수 없는 일이다. 하지만 위의 해가 물리적 의미가 있기 때문에 문제를 냈을 것이다. 그래서 내 나름대로 생각해본데 고등학교 때에 물리 선택 을 하진 않았지만 대충 생각나는 파동의 중첩에서 힌트를 얻어서 이 해의 물리 적 의미를 설명하고자 한다. 파동의 중첩은 양쪽 파동이 만나게 되면 한 점에서 중첩된 후 다시 둘의 본 모습으로 파동이 나아가게 된다. 이처럼{{m}_{A}와{{m}_{B}또 한 자신의 운동량이 한 점에서 만난 후 그 운동량 전부를 서로에게 전달하고 그 대로 나아가는 것이라 생각해보면 되지 않을까 한다. 즉, 충돌후의{{m}_{A}은 충돌 전의{{m}_{B}이고, 충돌후의{{m}_{B}은 충돌전의{{m}_{A}이다.라고 생각하면 될 것 같다. 이것은 내 나야 하는 새로운 물리적 원리는 무엇이라고 생각하는가?당구에서는 공들이 병진운동만을 하는 것이 아니라 회전운동과 병진운동을 같 이하게 된다. 이 회전운동을 당구에서는 시내루(스핀)이라 하는데 이것은 당구 공의 진로를 결정하는데 큰 요인이 된다. 회전하는 공이 멈춰있는 공에 부딪쳤 을 경우 그 회전력이 공이 충돌순간에 공과의 마찰로 인하여, 선운동력으로 바뀌 게 된다. 또한 당구공과 쿠션과의 충돌에서는 쿠션의 푹신함으로 인하여 충돌시 간이 길어지게 되고 그에 따라 회전력이 선운동으로 바뀌는 정도가 더 크다. 따 라서 당구를 치는데 들어가는 힘들은 식(1)∼(4) 즉 운동량 보존, 운동에너지 보 존, 탄성계수의 법칙으로만은 설명할 수 없다. 이는 당구뿐만이 아니라 탁구, 야 구, 배구, 농구등 거의 모든 구기종목에서 스핀의 힘은 대단히 크다.7. 오차의 원인LAT를 이용한 충돌 실험에서는 두 글라이더를 탄성과 비탄성으로 나눠서 충돌 함의 전과후의 운동량과 운동에너지를 구해서 보존됨을 알아보는 실험이었다.이번 실험은 큰 오차를 보이지 않고 실험의 결과가 나왔다. 하지만 작은 오차 에도 이유가 있는 법 운동량 평균 96%정도밖에 보존되지 않았다. 또한 운동에너 지는 평균92.5% 정도밖에 보존되지 않았다. 이처럼 이론처럼 100% 보존되지 않 고 오차가 생긴이유는,1 LAT가 정확한 수평을 이루지 못하고 약간의 기울기가 생겼다. 나사를 이 용해 보정을 했지만 완벽하지 않았을 것이다. 따라서 충돌후 유일하게 글라 이더1이 반대반향을 향하는 실험2의 탄성계수가 1이 넘은 것을 보아서 이를 미뤄 짐작할 수 있다.2 고무줄의 탄성계수를 측정했을 때, 평균 0.96이 나왔다. 즉, 정확히 완전 탄 성을 이룬 것이 아니다. 따라서 운동에너지가 100% 보존되지 않았다.3 글라이더와 공기와의 미세한 마찰이 발생하였을 것이다. 그것은 실험456 에서 거의 붙어서 가는 글라이더1과 2의 속도가 뒤따르는 글라이더2의 속도 가 1보다 약간 작게나오는데서 확인할 수 있다.4 충돌전 글라이더

공학/기술| 2003.05.05| 7페이지| 1,000원| 조회(558)

실험, 충돌, lat

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