직선무마찰실험

목차

1. 실험목적
2. 실험기본이론
3. 실험방법
4. 실험 결과 및 토의

본문내용

1. 실험목적
⚫ 1차원등속운동을 이해하고 실험으로 확인한다.
⚫ 탄성충돌과 비탄성충돌에서의 운동량보존을 정성적으로 조사한다.
⚫ 실험을 통해 뉴턴의 제 2법칙을 검증한다.

2. 실험기본이론
1) 1차원등속운동
속도가 일정한 운동, 즉 속도의 크기와 방향이 항상 일정하게 유지되는 운동. 등속직선운동이라고도 한다. 외력의 작용을 받지 않는 물체는 등속운동을 지속하며, 이는 운동의 제1법칙인 관성의 법칙을 말한다. 등속운동은 가속도가 0인 운동이고 등속운동에 의한 거리 s는 s=vt로 표시되며, 이때 v는 속도의 크기(속력), t는 운동한 시간을 말한다.

2) 탄성충돌과 비탄성충돌
두 물체가 충돌하면 충돌 전후의 선운동량과 각운동량은 보존된다. 하지만 충돌 전후의 운동에너지의 합은 보존되기도 하고, 열에너지나 소리에너지 등으로 손실되어 운동에너지가 보존되지 않는 경우도 있다. 표면이 매끄럽고 단단하며 이상적인 물체끼리 충돌하여 운동에너지의 합이 보존되는 경우를 완전탄성충돌이라고 하고 운동에너지가 보존되지 않는 충돌을 비탄성 충돌이라고 한다.
운동량 보존 법칙에 의하여 충돌 전과 후의 운동량이 같으며 이를 식으로 나타내면 다음과 같다.

<중 략>

2) 운동량과 충돌 - 탄성충돌 (동일질량, 한쪽 활차만 운동하는 경우)
이 실험은 탄성충돌을 증명하기 위한 실험이다. 탄성충돌이란 운동량보존의 법칙에 따라 운동에너지가 일정하다는 것이다. 실험결과 충돌 후 활차b의 속도는 이론치와 차이가 거의 나지 않는다. 즉, 활차의 질량이 같을 때 움직이지 않고 있다가 충돌을 받은 활차의 속도는 활차a의 속도와 같다. 실험결과 평균적으로 0.015정도 더 빨라졌음을 알 수 있다. 실험을 할 때 트랙을 수평으로 맞추지 않아 경사가 생겨 가속이 되었을 수도 있고 수동으로 활차를 출발시켰으므로 오차가 생겼을 것이다.

2) 운동량과 충돌 - 탄성충돌 (동일질량, 두 활차가 운동하는 경우)
두 활차가 운동하는 경우에도 완전탄성충돌을 가정한다면 충돌 후 속도는 운동에너지 보존의 식으로 알 수 있다.

참고 자료

없음