에어테이블을 이용한 2차원 충돌 실험

목차

1. 실험 목표

2. 실험 이론
1) 작용 반작용의 법칙
2)에너지 보존(의) 법칙
3)역학적 에너지
4) 역학적 에너지 보존의 법칙

3. 실험 기구 및 장치
1) I - CA system
2) 에어테이블 실험 세트
3) 에어블로어

4. 실험 방법

5. 실험 결과

6. 분석

7. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목표
마찰이 없는 판 위에서 두 입자의 충돌 과정은 두 입자에 가해지는 힘이 내력뿐이므로, 계의 운동량은 충돌 전후에 보존되어야 한다. 본 실험은 에어테이블에서의 2차원 충돌 실험을 통해 운동량 보존의 법칙을 확인하고, 에너지 변화를 살펴본다.

2. 실험 이론
2차원 충돌을 하는 입자의 경우 충돌 과정에서 이 계에 작용하는 힘은 서로 밀치는 힘으로 두 입자에 같은 크기, 그러나 서로 반대 방향으로 작용하여 계 전체로는 상쇄된다. 이러한 힘을, 내력(internal force)이라고 부르며 이 특성은 물체에 가해지는 힘의 작용 반작용의 법칙(law of action and reaction)에서 기인한다. 내력만이 작용하는 계(즉, 고립된 계)의 선운동량은 보존되므로, 두 입자의 충돌 전후에 입자 계의 총 선운동량은 같다.

2-1) 작용 반작용의 법칙
작용 반작용의 법칙은 뉴턴 운동 제 3법칙이다. 전통적으로, 제3법칙은 "모든 작용에 대해 크기는 같고 방향은 반대인 반작용이 존재한다"라고 쓴다.

이 설명들은, 누군가가 물체를 200 N의 힘으로 때리면 그 물체 또한 같은 힘으로 그 사람을 때린다는 결과를 내포하고 있다. 예를 들어, 행성만 항성에 이끌리는 것이 아니라 항성 또한 행성에 이끌리고 있다. 반작용력은 작용의 반대 방향을 가지고, 그 크기는 동일하다. 하지만 작용력과 반작용력이 항상 일직선상에 위치할 필요는 없다. 두 쌍극자가 점전하와 쌍극자를 잇는 선에 수직하게 위치한 경우, 점전하가 전기 쌍극자에 가하는 힘을 예로 들 수 있다. 그 힘이 점전하와 쌍극자를 잇는 선에 수직인 경우 점전하게 대한 반작용력은 반대 방향을 취하겠지만, 작용력과 반작용력이 서로 평행한 경우에는 공간 내에서 서로 겹쳐지지 않게 된다.

참고 자료

일반물리학 실험 / 건국대학교 물리학과 / 2019 / 북스힐 / 77~79
https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%97%AD%ED%95%99%EC%A0%81_%EC%97%90%
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