[일물실] 운동량 보존과 충돌

목차

1. 서론
2. 실험과정 및 실험결과
3. 논의
4. 출처

본문내용

가. 실험 목적
1) 운동하는 물체가 정지해 있는 물체와 충돌했을 때, 물체들의 질량에 따라 각 물체의 운동이 어떻게 변화하는지 알 수 있다.
2) 충돌의 종류에 따라 충돌 전후의 운동량과 운동에너지의 변화를 살펴볼 수 있다.
3) 폭발 전후의 운동량과 운동에너지의 변화를 살펴볼 수 있다,

나. 배경이론
1) 운동량 보존 법칙
외력이 작용하지 않을 때, 물체가 충돌하거나 폭발하는 경우에 운동량이 보존된다는 법칙으로 충돌 전후의 두 물체의 운동량의 합은 일정하게 유지된다는 법칙이다.
2) 탄성 충돌
충돌 중 계의 역학적 에너지가 보존되는 충돌로 충돌 전후 계의 운동에너지가 변하지 않는 경우를 말한다. 운동량 보존과 운동에너지의 보존에 대한 식을 정리하면 충돌 후 두 물체의 속도를 구할 수 있다.
충돌 전 질량이 m2인 물체가 정지상태일 때 충돌 후 두 물체의 속도를 계산하면, , 이다.

3) 완전 비탄성 충돌
충돌 시 운동에너지의 일부가 열에너지나 소리 에너지 등으로 변환되어 계의 역학적 에너지가 보존되지 않는 비탄성 충돌 중, 충돌 후에 두 물체가 하나의 물체처럼 운동하는 충돌로 운동에너지의 감소가 가장 큰 충돌이다.

2. 실험과정 및 실험결과
가. 실험 준비
1) 실험 준비물
실험 준비물은 다음 사진과 같다.

그림 실험 준비물

2) 실험 세팅
카트의 질량은 추를 추가하여 변화시킨다. 실험 1과 2의 경우 추 4개를 추가하여 무게를 증가시켰으며, 실험3의 경우 가벼운 카트는 추 2개, 무거운 카트는 추 4개를 추가하여 실험하였다.
Logger Pro 프로그램에서 센서2를 방향 반전하여 오른쪽으로 운동하는 것이 +방향이 되도록 설정하였다.

참고자료

· 이기준 외 2명, 『고전역학 실험서』, DGIST PRESS, 2014
· DGIST, 6. 운동량 보존과 충돌 ppt
· Serway,『College Physics 11th edition 일반물리학』, 북스힐, 2019
· [네이버 물리학 백과] 비탄성 충돌
· [네이버 물리학 백과] 탄성 충돌