물리실험 <선운동량보존법칙> 예비+결과 A+

소개글

물리실험 <선운동량보존법칙> 예비+결과 A+에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험목적

2. 실험에 관한 이론
1) 선운동량 (linear momentum)
2) 운동량
3) 선운동량 보존법칙
4) 탄성충돌

3. 실험기구

4. 실험방법

5. 실험결과

6. 결과에 대한 분석

본문내용

합과 충돌 후의 , 의 운동량의 합이 보존된다는 이론을 바탕으로 실험하였다. 두 개의 물체를 서로 충돌 시켜 각각 timer에 측정되는 시간을 기록하고 정해진 식에 대입해서 역학적 에너지가 보존하는지 확인해 보면 되는 실험이었다. 이렇게만 보면 간단할 수 있는 실험이기도 했지만 신경을 써야할 부분이 한두가지가 아니었다. 그래서 예상외로 많은 착오를 경험하기도 했다.
첫 번째 실험은 glider 1을 정지 상태로 photogate timer 사이에 두고 glider 2를 밀어서 glider 1과 충돌 시킨 후 photogate timer에 찍힌 시간을 측정하고, 측정한 시간을 이용해서 v를 구하고 충돌 전과 후의 운동량이 보존 되는지 실험하였다. 이론상으로는 전후의 운동량이 보존되어야 하지만 실제 우리가 한 실험에서는 평균오차가 약 0.034정도 발생하였다. bumper의 완충역할을 하는 부분으로부터 에너지 손실이 가장 큰 오차의 원인이 되었던 거 같다.
두 번째 실험은 glider 1과 glider 2를 photogate timer의 양옆에 두고 밀어서 충돌 전후의 운동량이 보존되는지 실험하였다. 처음에는 양 쪽에서 두 개를 동시에 밀어서 photogate timer에 지나가게 했는데 두 개의 glider중에 어느 것이 먼저 통과했는지 눈으로 확인하기 어려웠다. 그래서 시간차를 두고 glider1,2를 밀었더니 시간이 동시에 측정되진 않는데, 몇 번은 timer에 시간이 5~6개 정도 나오고 약 0.00017 이렇게 작은 수치가 기록되어 나오기도 하였다. 이러한 수치는 우리가 송풍기의 풍량을 일정하게 정해놓지 않고 풍량을 매 실험마다 마음대로 바꿔서 생긴 것 같았다. 그래서 송풍기 풍량을 1에 맞춰 놓고 스위치를 off/on을 하면서 실험을 하였다. 그랬더니 약 0.00017과 같은 수치가 나오는 횟수가 줄었다.
세 번째 실험은 glider 1에 0.06kg를 추를 달아 무게를 다르게 하고 두 번째 실험과 같은 방법으로 실험하였다.
무엇보다도 가장 어려웠던 점은 시간기록계에 두 개중에 어느 물체가 먼저 지나가는지 확인 하는 것이었다. 사람의 눈으로 확인하는 데는 한계가 있어서 기계처럼 정확하게 캐치해 내기가 어려웠다. 이러한 미세한 부분은 timer를 지나갈 때 나타나는 시간을 한쪽은 굵은 글자 다른 한쪽은 보통글자로 나타내면, 정확하게 어느 것이 먼저 지나갔는지 아는데 편리할 것 같았다. 또 충격하는 순간을 판단하는 것이 사람마다 달라서 값에 영향을 주었다. 그리고 바닥과 공기의 마찰로 인해서 약간의 에너지가 손실됨으로써 충돌전의 운동량이 충돌후의 운동량보다 크게 측정이 되었다. 가상의 공간이 아니고서는 약간의 마찰은 존재하므로 완전탄성충돌과 같은 운동량 보존이 완벽하게 성립하지는 않는다. 또 수평계를 정확 하게 수평으로 맞추는 것이 어려웠다. 우리가 직접 수평계를 설치하고 Air track 밑의 나사를 조이면서 감으로 수평을 맞췄다. 인간의 눈과 감각으로 하는 것이기에 수평을 100프로 정확하게 맞추기란 어려웠다. 이 모든 것이 오차의 원인이 되었다고 생각이 된다.
실험결과를 통해서 알게 된 점은 1차 실험의 첫 번째 실험에서의 오차가 약 0.060로 두 번째로 높게 측정 되었다는 것과 3차 실험의 마지막 실험에서의 오차가 약 0.095로 가장 높게 측정 되었다는 것이다. 첫 번째 실험에서는 실험에 대해서 잘 알지 못한 상태에서 측정해서 오차가 높게 나온 것 같다. 마지막 실험에서의 오차가 가장 큰 이유는 실험이 끝나는 시간을 맞추기 위해 마지막에 송풍기의 풍량도 높게 바꾸고 glider를 강하게 밀어서 실험을 빨리 끝내려고 해서 오차가 가장 큰 것 같다. 실험시간을 맞추는 것도 중요하지만 실험을 정확하게 하는 것도 중요한 것 같다.
이번실험은 생각보다 시간이 오래 걸렸다. 처음에 와 가 glider 1,2의 초기 시간인데 잘못 이해해서 를 glider 1의 초기 시간으로 생각하고 를 glider 1의 나중 시간으로 생각하는 바람에 다시 실험한다고 시간이 더 지체 되었다. 이론적으로 선운동량 보존법칙에 대해서 더 많이 알고 있었으면 오차도 적게 측정되고 실험에 걸리는 시간도 줄 일수 있었을 텐데 많은 아쉬움이 든다.
이번 실험을 계기로 충돌 전후 물체에 외력이 작용하지 않는다면 운동량이 보존된다는 개념에 대해서 확실히 알 수 있었고, 다음에 실험을 하게 된다면 이론에 대해서 더 많이 준비하고 오차의 원인들은 미리 생각하여 오차를 줄이도록 노력하겠습니다.

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