자연과학 자료실 일반물리학 실험 - 선운동량 보존(탄성충돌) 결과 레포트 XV

자연과학 자료실 일반물리학 실험 - 선운동량 보존(탄성충돌) 결과 레포트
 

실험제목
선운동량 보존(탄성충돌) 결과

1. 실험목적
두 개의 쇠공을 충돌시켜 충돌 전후의 속력을 측정함으로써 충돌 전후의 선운동량을 비교하여 선운동량 보존법칙을 이해한다.

2. 실험원리
정지하고 있는 질량 인 입자에 질량인 입자가 속도으로 충돌하면 이 두 입자는 충돌 후 [그림 10-1]과 같이 운동한다.



이 충돌과정에서 외력의 합 은 0이므로 선운동량은 보존된다. 즉, 이므로 이다.



따라서

이다. 식 1을 입사방향을 x축, 이와 직각방향을 y축으로 하는 좌표계에서 성분으로 표시하면,

이다. 또 이 충돌이 탄성충돌이라면 충돌 전후의 계의 운동에너지가 보존되어야 하므로

이다. 만약, 입사입자 과 표적입자 의 질량이 같다면 (),식 2는 이 되어, 충돌 후 입자의 진행방향은 직각을 이루게 된다. 즉,
이다.

3. 실험기구 및 장치
2차원 충돌 장치[그림 10-2],질량이 같은 쇠공 2개, 수직기, c형 클램프 , 갱지와 먹지, 자, 각도기

4. 실험방법
1. 입사구 및 표적구의 질량과 반경을 각각 측정하여 데이터 시트에 기록한다.
2. 2차원 충돌장치를 실험대 끝에 c형 클램프로 고정하고, 수직기, 갱지 및 먹지를 [그림 10-2]와 같이 장치한다.
3. 질량이 같은 두 개의 쇠공을 준비하여 하나는 표적구로, 또 하나는 이바구로 사용한다.
4. 표적구 없이 입사구를 일정한 높이의 기준점에서 굴러내려 떨어진 장소와 수직기 끝점이 지시하는 지점과의 수평거리 를 5회 츶정하여 기록하고 평균을 구한다.
5. 입사구가 낙하한 수직거리 H를 측정한다.
6. 과정4, 5의 측정값으로써 입사구의 속력 를 구한다.
7. 표적구를 입사구와 약40도의 각을 유지하도록 올려 놓고 과정 4에서 정해놓은 기준점에서 입사구를 굴러내려 충돌시킨 후 두 공이 떨어진 지점의 수평거리 입사방향과 이루는 각 를 측정한다. 이와 같은 과정을 5회 반복하여 평균을 구한다. 이 때 벡터의 시작점은 [그림 10-3]을 참고로 하여 정해야 한다.
8. 표적구와 입사구의 각을 약 55도 70도로 놓고 과정7을 반복한다.
9. 로부터 충돌 후 입사구와 표적구의 속도 를 계산한다.
여기서, 입사구의 속도 , …(생략)
 

   
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