[물리실험] (예비 + 결과) 충격량과 뉴턴 제3법칙 : 충격량이 운동량의 변화량과 같음을 확인하고, 두 물체가 서로 충돌할 때 뉴턴 제3법칙이 성립함을 확인한다

소개글

[물리실험] (예비 + 결과) 충격량과 뉴턴 제3법칙 : 충격량이 운동량의 변화량과 같음을 확인하고, 두 물체가 서로 충돌할 때 뉴턴 제3법칙이 성립함을 확인한다에 대한 보고서 자료입니다.

목차

물리실험 예비+결과 - 충격량과 뉴턴 제3법칙



예비 보고서
[1] 목적
[2] 원리
[3] 원리 적용
[4] 참고문헌


결과 보고서
[1] 측정값
[2] 결과
[3] 토의
2. 실험과정 및 결과에 대한 토의

본문내용

전의 속도는 L, h, x1-x0로 예측하는 값과 몇 %나 다른가? 그 원인은 무엇인가? 이 트랙과 수레의 설계는 만족스러운가?
▶ 수레의 가속도는 f=ma=mgsinΘ에서 a=gsinΘ로 나타낼수 있고
a=9.8sin2.1491=0.3675 이다.
이때 2as=v^2-v0^2에서 s= 0.4 , v0=0에서 2*0.3675*0.4=v^2
v=0.5422이다. 우리가 측정한 값과 차이가 나는데 비슷하지만 차이가 나는 이유는 위의 속도 계산식은 마찰력과 공기저항을 무시한 경우에 성립한다. 하지만 실험3에서는 마찰력과 공기저항이 존재하므로 오차가 생기게 된다.
2. 실험과정 및 결과에 대한 토의
이 실험에서는 수레를 범퍼에 충돌시켜 충격량이 운동량의 변화량과 같음을 확인하고, 두 수레를 서로 충돌시켜 두 물체가 서로 충돌 할 때 뉴턴 제3법칙이 성립함을 알아보는 실험이었다. 첫 번째 실험은 수레를 충돌시키고 그 때의 시간과 속도를 측정하여 운동량의 변화량을 구하고, 시간에 대한 힘을 측정한 데이터를 Excel 프로그램을 사용하여 적분하여 힘의 적분인 충격량을 구해 두 값을 비교해 보는 실험이었다. 두 값이 거의 비슷했지만 약간의 차이를 보였는데 이 차이는 선 운동량 변화의 값을 측정할 때 Δp=m(v2-v1) 식을 사용하여 구했는데 v2와 v1의 측정값이 정확하지 않아 그런 차이가 생겼을 수 있고, 힘을 적분하여 구한 충격량 값을 구할 때 충돌이 완료되고 나서 어느 정도 시간이 지났을 때의 힘까지 모두 더했기 때문에 생긴 차이라고 생각할 수 있고, 그 때문에 운동량 변화값 보다 더 큰 값을 나타냄을 볼 수 있다.
두 번째 실험은 서로 다른 두 수레를 충돌시키고 각각의 힘의 크기를 측정해보는 실험으로 실험결과의 그래프를 보자면 거의 정반대의 모습을 보임을 볼 수 있고, Excel에서 그려본 그래프에서도 두 힘의 크기가 거의 동일함을 볼 수 있다. 이 결과를 통해 힘을 받는 쪽은 힘을 준 쪽과 크기는 같지만 방향은 반대인 작용반작용의 법칙을 확인할 수 있다. 하지만 센서A쪽에 충돌 후 잡음이 있는 것을 볼 수 있는데 이는 물체가 충돌과정에서 에너지를 잃었을 때 그 운동이 지속되지 못하고 가장 안정된 상태로 가려고 하기 때문에 +와 -값이 번갈아 가며 진동하는 것이라고 생각한다.
세 번째 실험은 경사면에서 비슷한 속도로 서로 다른 범퍼에 충돌했을 때의 차이를 비교해보는 실험이었다. 실험결과를 보자면 충돌 전의 속도는 비슷하지만 충돌 후의 속도는 약한 용수철, 강한 용수철, 고무 범퍼 순서로 빨랐고, 충돌시간은 약한 용수철, 강한 용수철, 고무 범퍼 순서로 오래 걸렸다. 그리고 힘의 최대값은 반대로 고무범퍼, 강한용수철, 약한용수철 순서로 줄어들었다. 이 결과를 통해 탄성계수가 클수록 범퍼가 충격량을 많이 흡수하여 운동량이 손실되기 때문에 속도가 줄어주는 것을 확인해 볼 수 있었다.
이번 실험을 통해 충격량이 운동량의 변화량과 같고, 뉴턴의 제3법칙인 작용반작용의 법칙을 알아볼 수 있었고, 충돌시간과 힘과의 관계도 알아 볼 수 있었다.

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