건국대 물리학 및 실험 1 에어테이블을 이용한 2차원 충돌 A+ 결과레포트

목차

1. 실험 목적
2. 원리 및 방법
3. 결과값
4. 토의
5. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목적
가. 마찰이 거의 없는 판 위에서 두 입자를 충돌시켜 2차원 충돌 과정에서의 계의 운동량의 보존을 확인하고 에너지의 변화를 살펴본다.

2. 원리 및 방법
가. 원리
1) 2차원 충돌에서 두 물체가 서로 밀치는 힘: 내력
2) 내력만 작용하는 계: 고립계
3) 고립계에서는 선운동량이 보존된다.
4) 완전 탄성 운동일 경우 운동에너지도 보존된다.

나. 실험방법
1) 에어테이블의 수평을 맞추고 위에 기준자를 놓아 좌표계를 설정한다.
2) 에어테이블에 공기를 주입하고 색상이 다른 퍽을 충돌하게 한 후 영상을 분석한다.
3) 질량이 같은 두 물체끼리의 충돌과 질량이 다른 두 물체끼리의 충돌 실험을 각각 3번씩 반복 진행한다.

3. 결과값
가. 동일 질량 비탄성 충돌(물체 1 질량 = 물체 2 질량 = 23.8g)

4. 토의
가. 오치가 발생한 이유
1) 충돌 시에 발생하는 마찰력 때문에 오차가 발생했다. 퍽과 테이블 사이의 마찰력은 퍽을 공기로 띄운 상태이므로 0에 가깝지만 물체끼리 충돌할 때의 마찰력은 존재하므로 충돌하면서 운동량이 손실되었을 것이다.
2) 퍽을 공기 중에 띄웠고 그 상태에서 충돌시키므로 퍽이 이동하는 동안 공기저항을 받아 오차가 발생했다. 그러나 공기저항이 없기 위해서는 실험 환경이 진공이어야 하지만 마찰력을 줄이기 위해 에어테이블에서 실험을 진행하였으므로 진공상태인 것이 불가능하다.
3) 물체의 질량이 무게중심에 모두 쏠려있다고 가정하였으나 실제로는 물체가 부피를 가지므로 오차가 발생하였다.
4) 물체가 충돌하기 전 이동할 때 질점으로 가정하고 실험하였으나 실제로는 물체가 이동하면서 회전하는 운동도 같이 할 수도 있으므로 이에 따른 운동량 손실이 발생했을 것이다.
5) 완전 탄성 충돌이라면 총 운동에너지가 보존되지만 실제로는 물체가 충돌하면서 소리나 열 등으로 운동에너지가 손실되었으므로 총 에너지 변화량이 0이 될 수 없다.

참고 자료

건국대 실험영상
http://ecampus.konkuk.ac.kr/ilos/st/course/online_view_form.acl?content_id=23175&organization_id=1&tabIdx=&navi=current&item_id=267044&lecture_weeks=14&WEEK_NO=9&week=