탄성충돌에 의한 선운동량 측정 실험 레포트

소개글

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목차

1. Subject(주제)
2. Date(날짜)
3. Purpose(목적)
4. Principle(이론)
5. Apparatus & Reagent (기구 및 시약)
6. Procedure (실험과정)
7. Result(결과)
8. Discussion(토의)
9. Reference(참고문헌)

본문내용

1 – Subject(주제)
에어테이블을 이용한 2차원 충돌 실험

2 – Date(날짜)
2020.5.18

3 – Purpose(목적)
마찰이 없는 판 위에서의 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.

4 – Principle(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, 내력이라고 부르며 이 특성은 물체에 가해지는 힘의 작용 반작용의 법칙에서 기인한다. 내력만이 작용하는 계의 선운동량은 보존되므로, 두 입자의 충돌 전후에 입자 계의 총 선운동량은 같다.

<중 략>

8. Discussion(토의)
이번 실험은 마찰이 없는 판 위에서의 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 살펴보는 실험이다. 충돌전과 충돌후 물체가 힘을 받지 않아 힘이 0이며 가속도가 0이다. 가속도가 0인것은 물체가 등속직선 운동을 말하는 것이다. 내력만이 작용하는 계의 선운동량은 보존되므로 두입자의 충돌 전후에 입자 계의 총 선 운동량은 같다. 시간과 거리의 변화 그래프를 그리면 기울기는 속도이며, 충돌이 탄성충돌이라는 가정하에 충돌 전후의 에너지가 보존된다. 오차의 원인은 역학적 에너지는 실제로 충돌 중에 소리나 열등으로 감소하며 바람의 공기저항, 사람이 미는것이기에 다양한 원인이 있다. 그로인해 탄성충돌의 조건에 부합하지 않았다. 비탄성 충돌일 경우 충돌 전후의 에너지가 같지 않고 충돌 후 에너지가 충돌 전 에너지보다 작게된다. 실험값을 통해 계산하여 에너지가 더 작다는 것을 확인할 수 있다.

참고 자료

건국대학교 물리학과, 북스힐 <일반물리학실험>, 2020, p77-84
물리화학 강의