[물리학실험] 2차원 충돌 결과레포트

소개글

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목차

5. 결과
(1) 두 원판의 충돌 - 2차원 충돌 현상
(2) 정지해 있는 원판과 다른 원판의 충돌
(3) 탄성계수 측정 및 비탄성 충돌
▶오차

6. 결론

7. 토의
▶ 질문

8. 참고도서

본문내용

물체의 운동을 살펴 물체의 운동에너지와 탄성 퍼텐셜 에너지 사이의 교환을 알아 볼 수 있었다. 이 같은 실험 결과 위와 같은 사진, 그래프, 표 등을 얻을 수 있었다. 나아가 탄성계수와 그 오차도 알아보았다. 이번 실험으로 물체가 충돌할 때 운동 에너지는 줄어듦을 알 수 있었고 선운동량은 보존됨을 알 수 있었다. 운동 에너지가 줄어드는 까닭이 다른 형태의 에너지로 변환되었기 때문이라는 것도 알 수 있었다.
7. 토의
이번 실험에서도 다소의 오차가 생김을 알 수 있다. 그 오차의 원인에 대해서 생각해 보았다.
가장 큰 오차의 원인은 실험 시 운동 에너지의 손실을 야기하는 여러 가지 요소들이다. 첫 번째 요소로는 마찰이 있다. 공기 테이블을 이용하여 마찰을 줄여 주었음에도 불구하고 원판과 공기테이블 사이에 마찰이 존재 하였으며, 또한 원판과 공기와의 마찰도 생각 할 수 있다. 원판이 철선에 부딪힐 때 철선과의 마찰도 생각 할 수 있다. 두 번째 요소로는 회전에 의한 에너지 손실이다. 충돌 전후로 원판이 회전을 하면서 회전에너지로 전환되었는데 이는 에너지 손실을 가져다준다. 세 번째 요소로 진공상태에서의 실험이 아니므로 공기의 저항에 의한 에너지 손실을 생각 해 볼 수 있다. 이 같이 에너지의 손실이 일어난다는 것은 충돌전과 후의 운동에너지 값을 비교해 보면 알 수 있다.
두 번째 오차원인으로는 공기테이블을 수평으로 정확하게 맞춰야 했지만 정확하게 맞추지 못해 원판이 한쪽으로 쏠려 정확한 측정이 이루어 지지 않은 점이다. 정확한 측정에 의하여 수평을 맞추는 것이 아니라 어림짐작하여 수평을 측정하였기 때문에 이같이 오차원인으로 작용함을 알 수 있었다.
그 외에 오차원인으로는 원판의 회전으로 인하여 이동경로가 완전히 일직선이 아닌 것과 정지한 원판이 공기테이블에서 나오는 공기 때문에 완전히 정지해 잇지 못한 것도 오차의 원인으로 작용하였다. 또한 원판 자체도 완전 탄성체가 아니므로 에너지를 흡수하여 오차원인으로 작용하였을 것이다. 마지막으로 공기테이블에서 나오는 공기가 불균일하고 I-CA의 인식이 느림으로 인하여 정확한 측정이 안 이루어졌을 가능성도 있다.
-오차를 줄일 방법
오차를 줄이기 위해서 공기테이블을 수평으로 정확히 맞추는 것이 중요하다. 공기테이블의 수평을 정밀한 기계를 이용해서 맞추고 원판을 기계를 이용해 발사하고, 정지한 원판과의 충돌에서 원판을 잡고 있다가 부딪히기 직전에 놓아서 오차를 줄일 수 있다.
▶ 질문
1. 충돌하는 물체들의 총 운동 에너지는 충돌 전후에 달라질 수 있지만 총 선운동량은 항상 보존된다. 그 이유는 무엇인가?
뉴턴의 제 2 법칙에서 , P=mv 이렇게 표현된다.
여기서 m이 변하지 않는다면, =ma 이다.
만일 여기서 F=0이라면 P=일정하게 유지 된다. 따라서 선 운동량이 보존 된다. 선 운동량 보존 법칙에 의해서 충돌 전의 선 운동량의 합과 충돌 후의 운동량의 합은 같다.
충돌 과정에서 물체들의 운동 에너지는 충돌 과정에서 소리나 마찰 에너지 등으로 전환이 일어나서 충돌 전의 운동에너지의 총 합은 충돌 후의 운동에너지의 총 합보다 크다.
2. 실제의 당구공과 같이 충돌하는 물체가 구르거나 또는 미끄러지면서 구르는 경우에는 2차원 충돌 식에서 어떤 부분이 달라지겠는가?
일단 당구공과 같은 물체에서는 지면과의 마찰에 인해서 속도가 줄어들기 때문에 총 움직인 거리에서 시간을 나눠 평균속도로 측정해야 할 것이다. 그렇게 되면 운동량은 보존되지만 운동에너지에는 당연히 손실이 있게 된다. 그렇게 되기 때문에 충돌 후의 총 에너지에 마찰에 의한 에너지를 더해줘야 한다.
8. 참고도서
이공학도를 위한 물리실험, 일반물리학(북박스)

키워드

2차원충돌,   물리학실험,   결과레포트