1. 실험 목적
에어트랙 장치를 설치하고 추의 질량과 거리를 바꿔가며 반복하여 측정함으로써, Newton의 제 2법칙(가속도 법칙), 완전 비탄성 충돌에서의 운동량 보존 법칙이 성립하는지 알아본다.
1)물체에 작용하는 힘의 크기가 일정할 때, 물체의 질량이 변할 때 가속도와의 관계를 실험해본다.
2)물체의 질량이 일정할 때, 물체에 작용하는 힘의 크기가 변할 때 가속도와의 관계를 실험해본다.
2. 이론 요약
1)뉴턴의 제 2법칙 (힘과 질량 및 가속도에 관한 법칙)
물체에 힘이 작용하면 힘의 방향으로 가속도가 생기고, 가속도의 크기는 물체 에 작용하는 힘의 크기에 비례하고 물체의 질량에 반비례한다.
F = ma
1. 물체의 가속도는 알짜 힘의 크기에 비례한다.(질량일정)
2. 물체의 가속도는 물체의 질량에는 반비례한다.(힘의 크기 일정)
3. 가속도의 방향은 힘의 방향과 같다.
4. F = 0 이면 가속도가 0 이 되어 물체가 등가속도는 운동한다는 것을 나타 내며 이것은 바로 갈릴레이가 설명한 관성의 법칙이다.
2)완전 비탄성 충돌
두 물체가 충돌한 후에 한 덩어리가 되어 움직이는 충돌.
반발계수가 0이며, 충돌 전후에 운동량은 보존되지만 운동에너지는 감소한다.
3)운동량 보존의 법칙
외부의 힘을 받지 않는 고립된 물체 또는 계에서 전체 운동량의 합이 보존된다는 법칙. 자연의 기초적인 법칙이다.
완전탄성충돌 뿐 아니라 비탄성충돌이 일어나도 전체의 운동량은 보존된다. 반면 운동에너지는 완전탄성충돌의 경우만 보존되고, 비탄성충돌의 경우에는 열에너지, 소리에너지 등으로 전환되어 감소한다. 그러나 이때 열과 소리 등을 모두 더한 전체의 에너지는 보존된다.
3. 방법 요약
1번째 실험
1) 에어트랙의 수평을 잘 맞추어 설치한다.
2) 양쪽 끝 가까운 위치과에 포토게이트 계시기와 부속 포토게이트를 놓는다.
3) 활차와 추걸이를 실로 연결한 후, 추걸이에 추를 건다.
4) 포토게이트 계시기를 PULSE MODE에 놓는다.
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2012.05.16
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