충격량과 뉴턴 제3법칙 결과보고서

소개

충격량과 뉴턴 제3법칙 결과보고서

목차

[1] 측정값

[2] 결과

[3] 토의
1. 질문에 대한 토의
2. 실험과정 및 결과에 대한 토의

본문내용

2. 실험과정 및 결과에 대한 토의
이번 실험은 충격량이 운동량의 변화량과 같음을 확인하고, 두 물체가 서로 충돌할 때 뉴턴의 제3법칙의 성립을 확인하는 실험이었다.
먼저 실험1은 충돌 전과 충돌 후의 속도와 물체의 질량을 재서 운동량의 변화량을 계산하고, 시간 당 힘의 데이터를 통해, 힘을 시간에 대해 적분한 값을 구해 앞서 계산한 운동량의 변화량과 비교하는 실험이었다. 실험과정에서 트랙과의 마찰에 의한 에너지 손실이 있었으며, 또한 적분 값을 구하는 과정에서도 그래프의 식으로 적분하는 것이 아니라, 평행사변형의 넓이 계산을 통해 대략적인 값을 구하기 때문에 25%라는 큰 오차가 나왔으며 이는 그리 만족스러운 결과라고 할 수 없다.
실험2는 두 수레의 충돌 과정에서 각각이 받는 힘을 시간에 대한 함수로 측정하여, 두 수레가 같은 시간에 각각 크기가 같고 방향이 반대인 힘을 받는지를 조사하여, 작용 반작용 법칙(뉴턴의 제3법칙)의 성립을 확인하는 실험이었다. 이 실험에서 저장한 힘-시간 그래프를 보면 시간 축을 기준으로 거의 대칭임을 확인할 수 있고, 또한 엑셀파일로 얻어낸 그래프에서도 와 의 그래프가 거의 일치함을 확인할 수 있다. 따라서 이 실험은 작용 반작용 법칙을 확인하는 데 만족스런 결과를 냈다.
실험3은 서로 다른 세 개의 범퍼를 사용하여 충돌시간과 힘의 관계를 규명하는 실험이었다. 이 실험에서 약한 용수철 범퍼일 때와 강한 용수철 범퍼일 때의 를 비교해보면 약한 용수철 범퍼일 때 0.9201N․s, 강한 용수철 범퍼일 때 1.1466N․s로 큰 차이를 보이지 않는데, 약한 용수철 범퍼는 강한 용수철 범퍼일 때에 비해, 충돌 시간이 길고, 힘의 최댓값은 작다. 따라서 충격량(운동량의 변화량)이 같을 때 충돌 시간이 짧을수록 힘을 많이 받는다는 명제는 참이다. 하지만 고무 범퍼의 충격량은 4.4796N․s으로 다른 범퍼들에 비해 너무 크기 때문에 세 경우 모두를 한꺼번에 비교할 수는 없다.
이번 실험을 통해 익히 알던 충격량과 운동량의 변화량과의 관계, 충격량이 같을 때 충돌 시간에 따른 힘의 변화, 작용 반작용의 법칙 모두를 확인 할 수 있었다. 오차가 컸던 실험도 있었지만, 특히 작용 반작용의 힘-시간 그래프에서는 확연하게 드러나는 결과를 볼 수 있었다. 실험 과정이나 보고서를 쓰는 과정이 다른 실험보다 까다로웠지만 실험 목적을 정확히 알고 나니 이번 실험을 정확히 이해할 수 있었다.

참고자료

· 없음