아주대학교 물리학실험 충격량, 뉴턴 제 3 법칙 결과보고서 A학점

소개글

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목차

1.측정값
2.결과
3.토의

본문내용

1. 질문에 대한 토의
질문 1. 실험 1에서 운동량 변화량과 힘을 적분한 값은 일치하는가?

ANS : 실험1에서 운동량의 변화량은 이라는 식을 통해서 0.338 N이라는 값을 얻을 수 있었고, 힘을 적분한 값은 엑셀의 데이터 값을 이용해서 0.477 N이라는 값을 얻을 수 있었다. 이론상으로 식을 세워보았을 때에는 이므로 운동량의 변화량과 힘을 적분한 값은 일치해야한다. 하지만 위 값들은 서로 일치하지 않았고, 상대 오차를 계산해 보았을 때, 라는 오차가 발생하게 되었다.

질문 2. 충돌 전 또는 충돌 후의 속도 대 시간의 데이터에서 수레와 트랙의 마찰계수를 구할 수 있는가?
ANS : 속도-시간에 대한 데이터를 보았을 때 마찰계수를 구할 수 있다. 라는 식을 보게 되면 운동량의 변화량은 힘을 적분한 값과 같는 것을 알 수 있는데 물체의 질량을 알고 과 를 알고 있으므로 운동량의 변화를 알 수 있다. 충돌 전과 후에 작용하는 힘은 마찰력인데, 중력은 수직항력에 의해 상쇄가 된다. 수레는 등가속도 운동을 하기 때문에 가속도는 일정하므로 측정한 데이터 값을 이용해 가속도를 구하고 라는 식을 통해 마찰력과 마찰계수 를 구할 수 있게된다.

질문 3. 실험 2의 8항에서 구한 그래프에서 센서 A의 값에 충돌 후 잡음이 있는(상하로 진동하는) 원인은 무엇인가?

ANS : 실험2에서는 센서 A에 용수철을 달고 센서B가 달린 수레가 센서 A에 달린 용수철과 충돌하게 되면서 용수철의 탄성력으로 인해 충돌 후 용수철이 진동하면서 작용 반작용이 일어나 잡음이 생기게 된다.

질문 4. 실험 2에서 과 , 과 의 그래프를 사용하여 이 실험의 오차범위 내에서 목적이 달성되었는지를 토의하시오.

ANS : 뉴턴의 제3법칙은 작용 반작용인데 이 법칙에 의하면 라는 것이 성립한다. 그러므로 과 의 힘-시간 그래프는 이론상으로 일치해야한다. 센서 A와 B를 통해 얻은 힘의 최대는 엑셀의 데이터값을 통해서 시간 1.928 s 일 때 2.22N, -2.22 N 이라는 값을 얻게 되었다. 그러므로 두 수레가 충돌했을 때 최대 힘이 작용 반작용으로 인해 절대값을 씌웠을 때 두 값은 같다는 것을 알 수 있다.

참고 자료

제12판 물리학실험 (아주대학교) p61~71
대학물리학1 Raymond A, Serway, John W. Jewett (북스힐) p95~97