물리실험보고서 - 2차원 충돌장치에 의한 선운동량 보존
1. 목적
- 두 개의 쇠공을 충돌시켜 충돌 전후의 속력을 측정함으로써 충돌 전후의 선운동량을 비교하여 선운동량 보존법칙을 이해한다.
2. 이론
- 정지하고 있는 질량 인 입자에 질량 인 입자가 속도 으로 충돌하면 이 두 입자는 충돌 후 그림 1과 같이 운동한다.
이 충돌에서 외력은 0이므로 선운동량은 보존된다. 즉,
이다. 식 (1)을 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 (3)은
이 되어, 충돌 후 두 입자의 진행방향은 직각을 이루게 된다. 즉,
이다.
3. 방법
➀ 2차원 충돌장치를 실험대 끝에 클램프로 고정하고, 수직기, 갱지 놓고 장치한다.
➁ 질량이 같은 두 개의 쇠공을 준비하여 하나는 표적구로, 또 하나는 입사구로 사용한다.
➂ 표적구 없이 입사구를 일정한 높이의 기준점에서 굴러내려 떨어진 장소와 수직기 끝점이 지시하는 지점과의 수평거리 를 5회 측정하여 평균을 구한다.
④ 입사구가 낙하한 수직거리 H를 구한다.
⑤ 과정 ➂, ④의 측정값으로써 입사구의 속력 을 구한다.
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2013.12.26
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