[A+][예비+결과]선운동량 보존 실험 보고서(탄동진자)

목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론

3. 실험 기구 및 장치

4. 실험 방법

5. 실험 결과
5-1. 실험 결과 및 분석
5-2. 질문

6. 고찰
6-1. 오차 원인
6-2. 오차 해결 방안

본문내용

1. 실험 목적
탄동진자를 이용하여 1차원 완전 비탄성충돌과정에 대해 선운동량 보존을 확인한다.
2. 실험 이론
-에너지 보존 법칙
에너지는 하나 또느 여러 물체의 상태(조건)와 관련된 스칼라량이다. 계와 관련된 숫자로서, 만일 힘을 이용하여 물체들 가운데 하나를 움직여서 변하게 하면, 에너지란 숫자가 변한다. 이 때 에너지는 한 형태에서 다른 형태로 바꿀 수 있고, 한 물체에서 다른 물체로 전달될 수 있으나, 전체 에너지의 양은 언제나 같다. 즉, 에너지는 보존된다.

-선운동량
입자의 선운동량은 벡터p ⃗로 표기하며
p ⃗ = mv ⃗ 로 정의한다. 여기서 m은 입자의 질량이며 v ⃗는 선속도이다. (회전에 의한 운동에서는 각속도라 하고 그와 구별되는 운동량을 표현하기 위해 선속도라 한다.) m은 스칼라양이므로 p ⃗와v ⃗는 항상 방향이 같다.
입자의 선운동량에 뉴턴 제 2 법칙을 적용하면
F ⃗_net = (dP ⃗)/dt 로 표기할 수 있다. 여기서 F ⃗_net는 계에 작용하는 알짜 외부력이다. 입자계에 작용한 알짜 외부력 F ⃗_net는 계의 선운동량p ⃗를 바꾼다. 다시 말해 선운동량은 외부 알짜 외부력에 의해서만 변하고 외부 알짜 외부력이 없으면 p ⃗는 변하지 않는다. 따라서 고립계에서 계의 전체 선운동량 p ⃗는 F ⃗_net이 없으면 보존된다. 즉, 닫힌 고립계에 대하여 다음과 같이 기술할 수 있다.
(처음 시간 t_i에서의 전체 선운동량) = (나중시간 t_f에서의 전체 선운동량)

-충돌의 선운동량
고립계에서 두 물체가 충돌하는 계의 전체 운동에너지를 보면 만일 충돌에 의해 전체 운동에너지가 변하지 않을 때 운동에너지는 보존되고, 그런 충동을 탄성충돌이라고 한다. 일상적인 충돌에서는 운동에너지의 일부가 열에너지, 소리에너지 등 다른 형태의 에너지로 빠져나간다. 따라서 운동에너지가 보존되지 않으며 그러한 충돌을 비탄성충돌이라고 한다.

참고 자료

일반물리학 개정 10판 제1권 : 7장 운동에너지와 일, 9장 질량중심과 선운동량, 10장 회전