[일반 물리학 실험] 이차원 충돌 (예비 + 결과)

소개글

[일반 물리학 실험] 이차원 충돌 (예비 + 결과)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 목적
2. 이론
3. 기구와 방법
4. 결과
5. 분석과 토의
6. 결론

본문내용

2.42
41.04
42.80
21.20
5. 분석과 토의
충돌 후 바닥에 닿을 때까지 걸린 시간: T = = 0.413s
(1) 충돌 전후의 운동량의 크기
실험번호
충돌 전 운동량
충돌 후 운동량
입사구
p₁=m₁* r / T
표적구
p₂= 0
입사구
p₁′ = m₁* r₁/ T
표적구
p₂′ = m₂* r₂/ T
얇게 충돌했을 때
0.0380
0
0.0216
0.0247
두껍게 충돌했을 때
0.0380
0
0.0429
0.0282
(2) 충돌 전후의 전체 운동량 비교
실험번호
입사 방향의 운동량 성분
입사 방향에 수직인 운동량 성분
충돌 전
P₁
충돌후
P₁′ cos₁+
P₂′cos₂
충돌 전후의 차이
충돌 전
0
충돌 후
P₁′ sin₁- P₂′ sin₂
충돌 전후의 차이
얇게
충돌했을 때
0.0380
0.0397
-1.7×
0
-5.39×
5.39×
두껍게 충돌했을 때
0.0380
0.0578
-0.0198
0
0.0190
-0.0190
충돌 후 입사구와 표적구가 입사하는 방향의 운동량 성분 P₁′cos₁+P₂′cos는 충돌 전 P₁의 운동량과 같아야하고, 이에 수직인 방향의 운동량 성분 P₁′sin₁- P₂′sin₂는 0이어야한다. 그러나 실제 실험에서는 충돌 전후에 차이가 발생하였는데 이는 두 식이 적용되려면 운동하는 방향으로 작용하는 외력이 없고, 두 쇠공이 충돌 시에 서로 주고 받는 힘이 작용 반작용 법칙을 따라야하기 때문이다. 실제 실험에서 오차를 유발한 여러가지 외력과 상황을 살펴보면 다음과 같다. 우선 사람이 2차원 충돌 장치에서 입사구를 떨어뜨렸으므로 매 실험마다 입사구가 떨어지는 위치가 근소하게 달라졌을 것이다. 그때 사람의 손으로 떨어뜨렸으므로 완전히 자유낙하하지 않고 초기속도가 생겼을 것이다. 사람의 육안으로 판단하므로 자로 측정한 r값과 값이 정확하지 않았을 것이며, 추를 달아 정한 기준점도 정확하지 않았을 것이다. 그리고 충돌 시에 마찰력이 발생하였을 것이며, 입사구가 2차원 충돌 장치를 내려갈 때 마찰력이 발생하므로 에어 트랙과 같이 마찰력이 발생하지 않는 기구를 사용해야 한다. 또한 입사구가 표적구에만 충돌하지 않고 표적구의 받침대에도 충돌하였을 수도 있으며, 비스듬히 부딪혀서 스핀이 생겨 휘었을 수도 있다.
6. 결론
실제 실험에서 위와 같은 오차 원인을 최대한 통제했을 경우, 충돌 전후의 차이는 발생하지 않으며 충돌 전후의 선운동량 보존을 확인할 수 있다.

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