목차
일반물리학 실험 - 2차원 충돌 실험
1.실험 목적
2.실험 원리
3.실험 기구 및 재료
4.실험 방법 및 구상
5.측정값
6.실험결과
7.질문 및 토의
8.결론 및 검토
1.실험 목적
2.실험 원리
3.실험 기구 및 재료
4.실험 방법 및 구상
5.측정값
6.실험결과
7.질문 및 토의
8.결론 및 검토
본문내용
에너지+소리에너지는 2.3*J이고 m=0.0084kg일 때 마찰에너지+소리에너지는 1.3*J이다.
(4) 속도를 구하지 않고 운동량이 보존된다는 것을 보여줄 수 있는 방법을 서술하시오.
- 두 쇠공의 높이가 같으므로 바닥에 떨어질 때까지 걸리는 시간은 같다. 그러므로 각각의 수평 방향으로의 변위는 운동량에 비례한다. 즉, 충돌 직전 쇠공 A의 운동량은 벡터 에 해당하고, 충돌 직후 두 쇠공 A와 B의 운동량은 각각 벡터 와 에 해당한다. 그런데 가 성립하므로, 충돌 직전과 직후의 운동량의 총합이 같다는 것을 알 수 있다.즉, 충돌 과정에서 운동량이 보존된다.
(5)실험을 시행할 때마다 오차가 생기는 이유는 무엇인가?
-① 쇠공을 2차원 충돌실험 장치에 올리고 놓을 때 속력이 0인 상태에서 놓아야 하지만 조절을 하기가 싶지 않기 때문에 쇠공에 약간의 힘을 줘서 속력이 생겼다. 그런데 각각의 실험마다 힘이 약간씩 달라서 속력도 약간의 변화가 있고 쇠공이 지나는 경로도 약간씩 차이가 나기 때문에 측정값들이 다르게 나온다.
② 줄자로 재었기 때문에 정확하게 측정이 불가능하다.
③ 충돌할 때 소리가 발생하여 소리에너지로 에너지 손실이 생겼다.
④ 2차원 충돌 실험 장치와 쇠공과의 마찰로 인하여 에너지 손실이 생겼다.
⑤ 공기 저항력으로 인하여 운동에너지가 감소하였다.
(6)실험결과 (1.1)과 (1.2)이 정확히 만족하지 않는 이유는 무엇인가?
- 실험값들을 근삿값을 구하기 위해 유효숫자를 사용하였으므로 계산할 때 오차가 난다. 그리고 실험환경이 일정하지 않으므로 실험을 할 때마다 측정값들이 서로 다르다.
8.결론 및 검토
이론대로라면 운동량이 보존이 된다. 그러나 실험환경이 일정하지 않고 약간의 오차가 발생하여 측정값들이 달라지므로 운동량이 보존 되지 않고 증가할 때도 있고 감소할 때도 있다. 따라서 오차를 최소화한다면 충돌전후 운동량은 보존이 될 것이다.
에너지 측면에서 보면 충돌 할 때 열에너지가 발생하고 소리에너지가 발생한다. 따라서 쇠공의 운동에너지는 충돌 시에 열에너지와 소리에너지로 전환이 되기 때문에 충돌 전후 운동에너지가 일정하지 않다.
충돌 후 두 쇠공의 운동량의 합 벡터는 평행사변형법으로 합성하여 구한 그 벡터는 충돌 전 쇠공A의 운동량 벡터가 된다는 사실을 알 수 있다. 즉 운동량 보존을 알아보기 위해 거리, 시간, 속도, 운동량을 일일이 재지 않아도 벡터를 이용하면 운동량 보존을 알 수 있다.
(4) 속도를 구하지 않고 운동량이 보존된다는 것을 보여줄 수 있는 방법을 서술하시오.
- 두 쇠공의 높이가 같으므로 바닥에 떨어질 때까지 걸리는 시간은 같다. 그러므로 각각의 수평 방향으로의 변위는 운동량에 비례한다. 즉, 충돌 직전 쇠공 A의 운동량은 벡터 에 해당하고, 충돌 직후 두 쇠공 A와 B의 운동량은 각각 벡터 와 에 해당한다. 그런데 가 성립하므로, 충돌 직전과 직후의 운동량의 총합이 같다는 것을 알 수 있다.즉, 충돌 과정에서 운동량이 보존된다.
(5)실험을 시행할 때마다 오차가 생기는 이유는 무엇인가?
-① 쇠공을 2차원 충돌실험 장치에 올리고 놓을 때 속력이 0인 상태에서 놓아야 하지만 조절을 하기가 싶지 않기 때문에 쇠공에 약간의 힘을 줘서 속력이 생겼다. 그런데 각각의 실험마다 힘이 약간씩 달라서 속력도 약간의 변화가 있고 쇠공이 지나는 경로도 약간씩 차이가 나기 때문에 측정값들이 다르게 나온다.
② 줄자로 재었기 때문에 정확하게 측정이 불가능하다.
③ 충돌할 때 소리가 발생하여 소리에너지로 에너지 손실이 생겼다.
④ 2차원 충돌 실험 장치와 쇠공과의 마찰로 인하여 에너지 손실이 생겼다.
⑤ 공기 저항력으로 인하여 운동에너지가 감소하였다.
(6)실험결과 (1.1)과 (1.2)이 정확히 만족하지 않는 이유는 무엇인가?
- 실험값들을 근삿값을 구하기 위해 유효숫자를 사용하였으므로 계산할 때 오차가 난다. 그리고 실험환경이 일정하지 않으므로 실험을 할 때마다 측정값들이 서로 다르다.
8.결론 및 검토
이론대로라면 운동량이 보존이 된다. 그러나 실험환경이 일정하지 않고 약간의 오차가 발생하여 측정값들이 달라지므로 운동량이 보존 되지 않고 증가할 때도 있고 감소할 때도 있다. 따라서 오차를 최소화한다면 충돌전후 운동량은 보존이 될 것이다.
에너지 측면에서 보면 충돌 할 때 열에너지가 발생하고 소리에너지가 발생한다. 따라서 쇠공의 운동에너지는 충돌 시에 열에너지와 소리에너지로 전환이 되기 때문에 충돌 전후 운동에너지가 일정하지 않다.
충돌 후 두 쇠공의 운동량의 합 벡터는 평행사변형법으로 합성하여 구한 그 벡터는 충돌 전 쇠공A의 운동량 벡터가 된다는 사실을 알 수 있다. 즉 운동량 보존을 알아보기 위해 거리, 시간, 속도, 운동량을 일일이 재지 않아도 벡터를 이용하면 운동량 보존을 알 수 있다.
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