충격량과 운동량 결과보고서(연세대학교)

목차

1. 실험결과
1) 충격량-운동량 정리
2) 일정한 운동량을 가진 물체의 충격량

2. 결과분석
1) 충격량-운동량 정리
2) 일정한 운동량을 가진 물체의 운동량

3. 토의 및 건의사항

4. 참고문헌

본문내용

물체에 작용하는 충격량은 물체의 운동량의 변화량과 같다는 것이 충격량-운동량 정리이다.
물체의 충돌 과정에서 물체가 받는 충격력을 F, 충돌 시간을 ∆t라고 하면 충격량은 충격력과 충돌 시간의 곱인 F∙∆t이다. 충격력이 일정할 때에는 F∙∆t=m∆v=∆P로 구할 수 있고, 일반적으로 충격력이 일정하지 않더라도 충격력의 평균힘과 평균가속도를 사용하면 다음과 같이 충격량-운동량 정리를 얻을 수 있다.
1) 충격량-운동량 정리
: 첫 번째 실험에서는 카트가 용수철에 충돌하기 전과 후의 속도 차이와 질량의 곱인 운동량의 변화량과 충격량의 크기가 같은지를 실험하였다. 총 세 번의 실험을 하였고 각각의 실험에서 충격량과 운동량의 상대 오차의 크기가 각각 14.53%, 60.09%, 15.5%로 나왔다. 특히나 두 번째 실험은 오차가 컸는데 이는 충돌시간이 다른 실험보다 훨씬 크게 나왔음을 통해, 카트와 용수철의 충돌이 제대로 일어나지 않았음을 알 수 있다.
세 실험 모두 힘 센서가 측정한 충격량이 운동량의 변화량 보다 크게 측정됬다. 그 이유는 수레가 충돌할 당시 수레와 힘 센서 사이에 있는 용수철에 있다. 용수철과 수레가 닿기 시작하는 순간부터 수레는 용수철의 수축과 함께 속도가 감소하기 시작한다. 그리고 용수철이 다시 이완하면서 수레의 속력이 증가하기 시작하는데 이때 용수철에 저장되었던 수레의 기존 운동에너지가 온전히 전달되지 못해서 충돌전보다 속도가 감소하는 것이다. 그러므로 운동량의 변화량이 충격량 보다 작게 측정되는 것이다.

참고 자료

phylab.yonsei.ac.kr : 연세대학교 물리학실험실
university physics 13th ch8