[일반물리실험] 운동량 보존
목 차
(1)실험목적
(2)이론
(3).데이터와 결과
(4)분석 및 토의
(1)실험목적
이 실험에서는 운동하는 두 물체가 충돌 전후로 전체 선운동량이 보존됨을 확인한다.
(2)이론
둘 이상의 물체가 충돌을 하는 경우 외부에서 다른 힘이 작용되지 않는 경우 운동량은 보존된다.
이 원리를 운동량 보존이라 하고 충돌에 관한 운동학을 설명할 때 아주 유용하다.
운동량 보존을 일반적으로 증명해보면 질점이 m1,m2,m3....mn인 n개의 질점계에서 전체 선운동량은 질량 m과 속도 의 곱으로 정의되는 벡터이다 즉
으로 주어져, 질점계의 선운동량은 계의 총 질량과 그 질량 중심의 속도와의 곱과 같다.
뉴턴의 제 2운동법칙은 ( 는 계에 작용하는 모든 외력의 벡터의 합 ) 이고 위의 식을 시간에 따라 미분하여 뉴턴의 제 2 운동법칙과 비교하면
이 된다.
따라서 계에 작용하는 외력의 합이 0 이라면 그 계의 총 선운동량은 일정하게 유지된다.
즉, P = 일정
이 결과를 선운동량 보존의 원리라 한다. 계의 선운동량은 그 계에 작용하는 외력에 의해서만 변화할 수 있다. 계 내에 질점들 사이에 작용하는 내력은 뉴턴의 제 3 운동법칙에 따라 크기가 같고 방향이 반대인 쌍으로 나타나서 크기가 같고 방향이 반대인 운동량의 변화를 가져오므로 서로 상쇄된다. 따라서 외력의 합이 0일 때, 각각 질점의 운동량은 변화할 수가 있어도 이들의 총합은 일정하게 유지된다. 선운동량 보존의 법칙은 뉴턴역학이 적용되지 않는 원자 물리학이나 핵물리학에 있어서도 성립한다. 따라서 이 보존법칙은 뉴턴의 운동법칙보다도 더 근본적이라고 생각할 수 있다.
(3).데이터와 결과
* 포토게이트를 통과하는 물체의 길이
* 충돌 전 글라이더가 포토게이트를 통과한 시간
* 충돌 후 글라이더가 포토게이트를 통과한 시간
* 충돌 전 글라이더의 속도
* 충돌 후 글라이더의 속도
* 충돌
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2013.09.03
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