단동진자 결과 보고서

소개글

1. 실험 목적.
“운동량 보존법칙과 역학적 에너지 보존법칙을 써서 탄동진자에서의 탄알의 속도를 측정한다.”

2. 실험원리.

탄동진자는 물리의 몇 가지 기본 법칙을 잘 증명해 주는 실험장치이다. 공이 탄동진자 속으로 쏘아지면 진자는 아래의 그림과 같이 위로 진동할 것이다. 진자가 도달하는 높이를 구하면 진자의 위치 에너지를 계산할 수 있다. 이 위치 에너지는 공과 충돌한 직후인 진동 시작점에서의 탄동진자 운동 에너지와 같다. 진동하기 전 공의 운동 에너지와 충돌 후 진자의 운동 에너지를 같다고 볼 수 없다. 왜냐하면 공과 진자 사이의 충돌은 비탄성 충돌이고 비탄성 충돌일 때 운동 에너지는 보존되지 않기 때문이다. 그렇지만 운동량은 모든 형태의 충돌에서 항상 보존된다. 즉 충돌 전후의 진자의 운동량은 같다. 따라서 공의 질량과 공의 운동량을 안다면 공의 초기 속도를 쉽게 구할 수 있다. 공의 속도를 계산하는 데는 근사방법으로 공과 진자가 그들이 결합되었을 때의 질량 중심을 한 질점으로 가정하는 것이다.

목차

없음

본문내용

1. 실험 목적.
“운동량 보존법칙과 역학적 에너지 보존법칙을 써서 탄동진자에서의 탄알의 속도를 측정한다.”
2. 실험원리.
탄동진자는 물리의 몇 가지 기본 법칙을 잘 증명해 주는 실험장치이다. 공이 탄동진자 속으로 쏘아지면 진자는 아래의 그림과 같이 위로 진동할 것이다. 진자가 도달하는 높이를 구하면 진자의 위치 에너지를 계산할 수 있다. 이 위치 에너지는 공과 충돌한 직후인 진동 시작점에서의 탄동진자 운동 에너지와 같다. 진동하기 전 공의 운동 에너지와 충돌 후 진자의 운동 에너지를 같다고 볼 수 없다. 왜냐하면 공과 진자 사이의 충돌은 비탄성 충돌이고 비탄성 충돌일 때 운동 에너지는 보존되지 않기 때문이다. 그렇지만 운동량은 모든 형태의 충돌에서 항상 보존된다. 즉 충돌 전후의 진자의 운동량은 같다. 따라서 공의 질량과 공의 운동량을 안다면 공의 초기 속도를 쉽게 구할 수 있다. 공의 속도를 계산하는 데는 근사방법으로 공과 진자가 그들이 결합되었을 때의 질량 중심을 한 질점으로 가정하는 것이다. 이 방법은 회전 관성을 고려하지 않은것이다. 진자가 진동하여 꼭대기에 갔을 때 위치에너지는
이다. 여기서 은 진자M과 탄환m이 결합된 질량, g는 중력가속도, 는 높이의 변화이다 그림 에서 높이 변화 는 이므로
이다. 여기서 은 회전축으로부터 진자와 공이 결합된 계의 질량 중심까지의 거리이다. 이 위치 에너지는 충돌 직후로 진자의 운동 에너지와 같다.

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참고 자료

없음