실험4. 운동량과 충격량

목차

1. 실험1.충격량-운동량 정리
1-1) 실험 결과
1-2) 결과 분석
1-3) 토의 및 건의사항

2. 실험2. 충격량
2-1) 실험 결과
2-2) 결과 분석
2-3) 토의 및 건의사항

본문내용

이 오차는 트랙과 수레 사이의 마찰력과 공기저항에 의한 오차로 잘못 생각할 수 있는데, 이는 잘못된 발상이다.
왜냐하면 힘센서에서 측정한 값은 모든 외력들이 함께 고려되어 최종적으로 가지는 합력을 나타내기 때문이다.
모든 힘들이 고려된 상태에서 수레가 운동하기 때문에, 힘센서에서 측정되는 값은 최종적으로 계산된 합력만을 측정할 뿐이다.
이 실험에서의 오차는 트랙이 수레의 운동 방향으로 아주 조금 이동했기 때문에 발생했다고 할 수 있다.
즉, 충격력이 손실 된 것이다. ‘실험 결과’ 란의 은 트랙이 움직인 오차가 고려되지 않은 식이다.
트랙이 눈에 보이지 않을 정도의 짧은 거리를 어느 순간에 운동했는지 알 수 없지만, 수레가 용수철에 의해 튕겨 기존 운동방향과 반대로 운동할 때 트랙도 운동한다고 가정해보자. 이때 운동량 보존의 법칙을 이용하면 트랙의 운동량을 측정할 수 있다.

<중략>

만약 트랙의 운동이 오차의 요인이라면, 트랙의 속력은 아주 작은 값을 가져야 할 것이다.
하지만 계산 결과 3cm/s 정도의 속력이 측정되었다. 이 값은 실험도중에 알아차릴 수 있는 정도의 값이다.
하지만 실험도중에 3cm/s 정도의 값을 알아차리지 못했으므로, 이 요인만이 오차의 요인이라고 생각 할 수는 없다.
하지만 3cm/s 정도라면, 다른 오차 요인을 추가적으로 생각한다면 오차를 줄일 수 있을 것이다. 따라서 오차의 요인이 아예 아니라고 볼 수만은 없다.
하지만 이 오차요인은 실험2의 결과로부터 이 실험에서 전체적으로 미미한 영향을 주는 것을 알 수 있다. (실험 2의 ㉠)
위와 같이 큰 속력을 가진 이유로 첫 번째로 수레가 용수철에 의해 튕겨 기존의 운동방향과 반대로 운동하는 순간에 트랙이 운동한다고 가정한 것이 잘못 되었을 수 있다.
용수철이 수축하는 과정에서 트랙이 움직일 수도 있고, 수축하고 이완하는 과정에서 지속적으로 움직이는 연속적인 과정이었을 수도 있다.
즉, 잘못된 가정에서 계산한 결과이기 때문에 틀린 결과가 나올 수 있다는 것이다. 하지만, 현재 자료로는 편의상 수레가 용수철에 의해 튕겨져 나온 순간에 트랙이 움직였다고 가정할 수밖에 없다.
두 번째로는 실험장치의 잘못된 측정을 들 수 있다.

참고 자료

Young & Freedman, University Physics (15thed.), Pearson, 2016, p262~266.