[물리학실험] 선운동량 보존 예비 및 결과 보고서 : 에어트랙 위에서 두 물체가 정면충돌할 때 충돌 전과 후의 운동량을 비교하여 운동량이 보존되는지 확인한다

소개글

[물리학실험] 선운동량 보존 예비 및 결과 보고서 : 에어트랙 위에서 두 물체가 정면충돌할 때 충돌 전과 후의 운동량을 비교하여 운동량이 보존되는지 확인한다에 대한 보고서 자료입니다.

목차

▣ 목적

▣ 이론



결과보고서

제목 : 선운동량 보존

[1] 측정값
[2] 계산 및 결과
[2] 토의

▣ Gaussian Gun

▣ Newton\'s Cradle

본문내용

고무줄이 압축되는 과정에서 내부 분자들이 위치를 변화시켜 내부적으로 열에너지로 소모하게 되어 충돌 전후의 운동에너지 값이 다르게 나타나게 된다. (사람의 귀에는 들리지 않지만 압축과 팽창을 하는사이 나타나는 소리도 약간의 에너지를 소모한다.) 이는 일상 생활에서 농구공을 바닥에 튕기면 처음 높이의 2/3정도만 튀어오르는 원리와 동일하다. - Eugene Hecht, '물리학‘ 제2판, 216p 참고
결론적으로는 선운동량 보존을 확인 하는 이번 실험에서는 외력 가 0에 근접하는 값이 나와 완벽한 운동량의 보존을 증명해주지 못하지만 운동량 보존 법칙에 매우 가까운 실험 결과를 얻었다고 할 수 있다.
▣ Gaussian Gun
위 그림에서 첫 번째 공을 놓을 때, 첫 번째 자석에 끌리게 된다. 첫 번째 자석에서 공이 부딪힐때 ‘1 Unit’의 운동에너지를 가진다고 하자. 공의 운동에너지는 자석으로 전달되고 자석의 오른쪽에 있는 공(2번 공)으로 전달된다. 2번 공은 다시 3번 공으로 에너지를 전달하게 된다. (이러한 원리는 당구와 비슷하다. 당구공이 정지한 다른 공에 정면으로 부딪히면 움직이던 당구공은 멈추게 되고 충격을 받은 당구공은 움직이게 된다)
3번 공은 ‘1 Unit'의 에너지를 가지고 두 번째 자석으로 움직인다. 3번 공은 두 번째 자석에 다가올수록 자기장의 영향으로 1번 공의 약 두배의 속도로 두 번째 자석에 부딪히게 된다.
좀 전과 마찬가지로 3번 공은 4번 공에게 ‘2 Unit’의 에너지를 전달하고 4번 공은 5번공에게 동일한 에너지를 전달한다. 5번 공은 세 번째 자석을 ‘3 Unit'의 에너지를 가진채로 부딪히게 된다. 이런식으로 자석과 자석사이의 공들은 자기장에 의해 속도가 증가하게 되고 마지막으로 튕겨나가는 공은 1번 공보다 몇 배는 더 빠른 속도로 튕겨나가게 된다.
운동량 보존과 운동에너지의 보존을 위해서는 속력이 1번공과 마지막 공이 동일해야 한다. 하지만 1번 공에 비해 마지막 공은 무척 빠른 속력을 가지기 때문에 운동량과 운동에너지는 오히려 증가하게 된다.
▣ Newton's Cradle
왼쪽에서 첫 뻔재 공이 이웃한 공을 때리면 오른쪽에서 하나가 튄다. 만일 2개가 튕겨 나간다면 운동량 보존을 위해서 속력은 로 줄어야 하고, 동시에 에너지 보존을 위해서는 속력이 로 줄어야 하는데 이것은 불가능 하다. 고체 강철은 충돌이 거의 탄성이며, 에너지와 운동량 모두 보존된다.

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