Tracker 프로그램을 사용한 선운동량보존법칙11

목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험 기구 및 재료
4. 실험 방법
5. 측정값
6. 실험결과
7. 결과에 대한 논의
8. 결론

본문내용

실험의 목적
공기 미끄럼대 위에서 활차를 사용하여 1차원 완전 탄성 충돌과 완전 비탄성 충돌 실험을 하고 이를 촬영한 후 tracker 프로그램으로 분석하여 충돌 전후의 속도와 실험 전 측정한 질량을 바탕으로 충돌 전후에 운동량과 운동에너지가 보존되는지 아닌지 살펴본다.

실험의 원리
물체의 운동량은 속도와 질량의 곱으로 정의 된다. 즉 이다. 그리고 운동량 보존 법칙이란, 고립계의 총 운동량은 보존 된다는 것이다.
충돌을 할 경우 탄성 충돌과 비탄성 충돌로 나누어 볼 수가 있다. 우선 완전 탄성 충돌의 경우 운동량과 운동에너지가 모두 보존된다. 이것을 이용하여 각각의 식을 연립하면 완전 탄성충돌에서는 다음과 같은 식을 얻을 수 있다. 완전 비탄성 충돌의 경우 한 물체는 정지해있고 한 물체는 운동하는데 충돌 후 두 물체가 결합하여 같이 운동하는 경우이다. 이 경우에는 운동량은 보존되지만 운동에너지는 보존되지 않는다. 만일, 두 물체의 질량이 같다면 충돌 후 결합된 물체의 속도 이다.

실험 기구 및 재료
카메라, 삼각대, 에어 트랙, 송풍기, 활차, 수평계, 추, 저울, 자, tracker 프로그램

실험 방법
➀ 에어트랙에 송풍기를 연결하고 수평계를 사용하여 트랙이 수평이 되도록 조절나사를 조정한다.
➁ 송풍기를 켜고 활차를 트랙의 가운데에 놀려놓고 활차가 움직이는지 확인한다.
➂ 에어 트랙에서 약 2m 떨어진 곳에 카메라를 설치한다.
➃ 카메라 화면의 수평을 맞추고 에어 트랙에 카메라의 초점을 맞춘다.

실험 1 완전 탄성 충돌 – 활차 한 개를 사용하는 경우
➀ 활차의 질량을 측정하여 기록한다.
➁ 녹화를 시작함과 동시에 활차 1개를 발사시켜 트랙 반대쪽 끝에 탄성 충돌시킨다.
➂ Tracker 프로그램을 이용하여 분석한다.
➃ 시간 t에 따른 위치 의 그래프를 그리고 충돌 전과 충돌 후의 활차의 속도를 구한다.
➄ 충돌 후 속도의 이론값을 계산하고 실험값의 상대오차를 구한다.

실험2 완전 탄성 충돌 – 질량이 같은 두 활차의 경우
➀ 질량이 같은 두 개의 활차를 준비한다. 질량이 다를 경우 테이프 등을 사용하여 미세한 차이를 조절한다.

참고 자료

일반물리학.개정10판
일반물리학실험.제4판