일반물리실험 - 탄도진자

소개글

일반물리실험 - 탄도진자

목차

제 목
1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 기구 및 장치
4. 실험 방법
5. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목적
탄도진자를 이용하여 운동량 보존의 원리를 실험을 통하여 학습하고, 공의 초가속도를 계산해 본다.

2. 실험 원리
- 탄도진자 : 소총탄 등의 고속 비행물체의 속도를 운동량 보존의 법칙을 이용하여 축소해서 측정하는 장치

[kg・m/s]=
[kg]・[m/s]

- 운동량 보존법칙 : 힘은 물체의 운동량을 변화 시키는 원인이므로 외부에서 힘이 작용하지 않는 한 물체의 운동량은 변하지 않는다. 탄성체 충돌의 경우처럼 2개 또는 그 이상의 물체가 서로 힘을 미치며 운동할 때, 외력이 작용하지 않는 한, 각 탄성체의 운동량은 변하더라도 전체 운동량의 합(벡터 합)은 언제나 일정하게 보존된다.
즉, 운동량도 에너지와 마찬가지로 외부작용이 없는 한 언제까지나 보존된다. 이석은 물체 간에 작용하는 힘(내력)이 작용-반작용법칙(운동 제3법칙)을 따르므로, 각 물체가 받는 내력을 모두 합하면 0이 되기 때문이다. 운동량 보존법칙은 자연현상을 지배하는 기초 법칙의 하나이다.
- Ballistic Pendulum에서 공을 쏘았을 때 진자가 움직인다. 이 진자가 도달한 높이로부터 퍼텐셜에너지()를 계산할 수 있고, 이러한 퍼텐셜에너지는 공의 운동에너지()와 같다. 공을 쏘았을 때 진자는 회전을 하는데, 이때 퍼텐셜에너지의 변화는 다음과 같다.

……… (1)
여기서 M은 공의 질량과 진자의 질량의 합이며, 는 높이의 변화이다.
따라서 와 는 다음과 같다.
……… (2)
……… (3)
여기서 은 진자의 고정 축으로부터 진자와 공의 합쳐진 중심점까지의 거리이다. 여기서 충돌 후 진자의 운동에너지는
……… (5)
충돌 후 진자의 운동량은 이므로 이를 식 (4)에 대입하면
……… (6)
충돌 후 역학적 에너지는 보존되므로

참고 자료

일반물리학실험/ 출판사 : 청문각 / 인용페이지 : p.92~93