일반물리학 실험 - 2차원 충돌 실험
1.실험 목적
두 개의 쇠공을 충돌시켜 충돌 전후의 속력을 측정함으로써 충돌 전후의 선운동량을 비교하여 선운동량 보존법칙을 이해한다.
2.실험 원리
※ 운동량 : P = mv ( m : 물체의 질량, v : 물체의 속도 )
※ 운동량 보존의 법칙
외력이 작용하지 않으면 두 물체가 충돌한 전후 운동량의 총합은 항상 일정하게 보존된다. 따라서 질량이 mA, mB인 두 물체 A, B가 , 의 속도로 운동하다가 충돌한 후 속도가 각각 ’, ’이 되었다면 다음과 같은 관계가 성립한다.
mA+mB=mA’+mB’
- 일직선상에서의 충돌과 운동량 보존
- 평면상에서의 충돌과 운동량 보존
운동량은 벡터량이므로 서로 수직인 두 성분으로 분해할 수 있으며, 각각의 성분은 변하지 않고 일정하게 보존된다. 따라서 운동량 보존의 법칙을 x방향과 y방향으로 분해하여 나타내면 다음과 같다.
①x방향의 운동량 보존 : mA+mB=mA′+mB′
②y방향의 운동량 보존 : mA+mB=mA′+mB′
즉, 입자들이 서로 충돌할 경우, 운동량 보존법칙에 따라 충돌 전의 운동량의 합은 충돌 후의 운동량의 합과 같다.
3.실험 기구 및 재료
2차원충돌장치, 질량이 같은 2개의 쇠공(A, B), 모눈종이, 먹지, 자, 추, 실
4.실험 방법 및 구상
1. 실험대의 한쪽 끝에 충돌 장치를 설치하고, 바닥에는 먹지와 모눈종이를 깐 후 고정시킨다.
2. 두 금속구가 충돌하는 지점(충돌장치 끝)에 추를 매달아서 모눈종이 위에 두 쇠공의 충돌 지점 O를 표시한다.
3. 쇠공 A를 일정한 높이에서 가만히 놓아 굴러 내려오게 한 후, 바닥에 떨어지는 지점 C를 표시한다.
4. 과정3에서의 높이로부터 시간을 구한 후 그 시간과 로부터 쇠공 A의 수평방향의 처음속력을 구한다.
5. 쇠공 A와 B가 비스듬히 충돌할 수 있도록 쇠공 B를 충돌장치 끝에 놓는다.
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2014.04.18
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