실험7 충돌 및 운동량 보존 법칙

목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 원리
4. 기구 및 장치
5. 실험 방법
6. 실험 결과
7. 분석 및 토의
8. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 제목
충돌 및 운동량 보존 법칙

2. 실험 목적
이 실험에서는 운동하는 두 물체가 출동 전후로 전체 선운동량이 보존됨을 확인한다.

3. 원리
둘 이상의 물체가 충돌하는 경우 외부에서 다른 힘이 작용되지 않는 한 전체 운동량이 보존된다. 여기서 첨자 1과 2는 다른 물체임을 의미하고, I와 f는 충돌 전과 후의 상태를 나타낸다.
운동량 보존을 일반적으로 증명해보면 질점이 …, 인 n개의 질점계에서 전체 선운동량은 질량 m과 속도 의 곱으로 정의되는 벡터이다. 뉴턴이 제2운동법칙은 (는 계에 작용하는 모든 외력 벡터의 합)이므로 전체 선운동량 식을 시간에 따라 미분하여 뉴턴의 제2운동법칙과 비교하면 따라서 계에 작용하는 외력의 합이 0이라면 그 계의 총선운동량은 일정하게 유지된다.
이 결과를 선운동량 보존의 원리라 한다. 계의 전체 선운동량은 그 계에 작용하는 외력에 의해서만 변화할 수 있다. 계 내에 질점들 사이에 작용하는 내력은 뉴턴의 제3운동법칙에 따라 크기가 같고 방향이 반대인 쌍으로 나타나서 크기가 같고 방향이 반대인 운동량의 변화를 가져오므로 서로 상쇄된다. 따라서 외력의 합이 0일 때 각각 질점의 운동량은 변화할 수가 있어도 이들의 총합은 일정하게 유지된다. 선운동량 보존법칙은 뉴턴 역학이 적용되지 않는 원자 물리학이나 핵 물리학에 있어서도 성립한다. 따라서 이 보존법칙은 뉴턴의 운동법칙보다도 더 근본적이라고 생각할 수 있다.

4. 기구 및 장치
에어트랙(air track), 압축공기 공급장치(air supply), 포토게이트 타이머(photogate timer), 포토게이트(photogate), 글라이더(glider) 2개, 플래그(flag) 2개, 범퍼(bumper with holder) 2개, 기타(미터자, 높이조절기, 수평자)

참고 자료

일반물리학> 신규승 외 10명 - 형설출판사
일반물리학 실험> 임헌화 외 10명 - 형설출판사