[A+]건국대 물리학 및 실험 이차원 탄성 충돌

목차

1. 실험 이론(원리) 및 목적
2. 실험 결과

본문내용

내력
2차원 충돌을 하는 입자의 경우 충돌 과정에서 이 계에 작용하는 힘은 서로 밀치는 힘으로 두 입자에 방향은 반대고 같은 크기로 작용하여 계 전체로 봤을 때는 상쇄된다. 이러한 힘을, 내력이라 부르며 이 특성은 물체에 가해지는 힘의 작용 반작용의 법칙에 기인하다.

고립된 계의 선운동량 보존
- 내력만이 작용하는 계(고립된 계)의 선운동량은 보존되므로, 두 입자의 충돌 전후에 입자 계의 총 선운동량은 같다.

두 물체의 2차원 충돌 (직교 좌표계)

- 질량이 각각 m1,m2 이고 속력이 u1, u2 인 두 입자의 2차원 충돌에서 직교 좌표계를 택하면 총 선운동량의 x, y 성분이 각각 보존되므로 다음의 식을 얻을 수 있다.

- 여기서 각도는 입사각과 산란각이고 v는 충돌 후 속력이다. 이 충돌이 탄성충돌이라면 충돌 전후의 에너지가 보존되므로 다음의 식이 성립한다.

- 그러나 실제로 역학적 에너지는 충돌 중에 소리나 열 등으로 감소할 것이다.
(1)

1.2 실험 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.

1.3 실험 장비
I-CA system,에어테이블 실험 세트,에어블로어, 전자 저울

1.4 실험 과정
1.평평한 테이블 위에 에어테이블을 올려놓고 최대한 수평이 되도록 한다.
주의: 수평은 수평계 등으로 확인하거나 송풍기를 연결하여 공기를 공급한 상태에서 원형 Puck이 한 쪽으로 치우지지 않는 상태로 수평을 조절할 수 있다. 실험에 주는 영향이 크므로 주의한다.

참고 자료

대학물리학 10판, 교수님 강의 자료