선 운동량 보존(예비).hwp

목차

1.목적
2.원리
3.기구 및 실험 장치
4.실험방법

본문내용

전후의 선운동량을 비교하여 선 운동량 보존법칙을 이해한다.
2. 원 리
당구를 쳐본 사람이면 누구나 충돌에 대해 잘 알 것이다. 특히 비낌 충돌에 대해서는 더욱 잘 알 것이다. 이 경우 충돌 후 각 물체는 충돌 전 움직이던 직선에 대해서 어떤 각을 이루게 된다.
그림처럼
당구공 처음속도 로 정지해 있는 당구공과 빗겨 맞는 것을 보여주고 있다. 충돌 후 처음속도가 있던 공은 충돌 전 움직이던 직선과 각를 이루고 튀어 나가고 정지해 있던 공은 각 로 움직인다. 이 충돌의 외부 힘은 0이므로 선 운동량은 보존된다.
즉,
(1)
이다.
식⑴을 입사방향을 축, 이와 직각방향을 축으로 하는 좌표계에서 성분으로 표시하면
(2)
이다. 또 탄성충돌이라면 충돌 전후의 계의 운동에너지가 보존되어야 하므로,
(3)
이다. 만약 입사구슬 과 표적구슬의 질량이 같다면 식 (2)는
이 되어, 충돌 후 두 구슬의 진행방향은 직각을 이루게 된다.
즉,
이다.
3. 기구 및 장치
① 이차원 충돌 장치 ② 질량이 같은 쇠 구슬 2개 (3쌍) ③ 수직 기
④ 갱지와 벅지 ⑤자와 각도
탄성 충돌 실험 장치
4. 실험 방법
① 수직 기, 갱지 및 먹지를 위 그림과 같이 장치한다.
② 질량이 같은 두 개의 쇠 공을 준비하여 표적 구와 입사 구로 사용한다.
③ 표적 구 없이 입사 구를 일정한 높이에서 굴러내려 떨어진 장소와 수직 기 끝이 지시하 는 지점과의 수평거리 를 5회 이상 측정하여 평균을 구한다.
④ 입사구가 낙하한 수직거리 를 측정한다.
⑤ 위 과정 ③,④의 측정값으로써 입사 구의 속력을 구한다. 이 때
, 이므로,
에 의해서 을 구한다.
⑥ 표적 구를 입사 구와 약50。의 각을 유지하도록 올려놓고 ③에서처럼 입사 구를 굴려서 충돌시킨 후 두 공이 떨어진 지점의 수평거리 과 , 입사방향과 이루는 각를 측정한다. 이와 같은 여러 번 반복하여 평균을 기록한다. 이때 그림 (2)를 참조한다.
⑦ 각을 바꿔서 과정 ⑥을 반복 실험한다.
⑧ 충돌 후 입사 구와 표적 구의 속도 를 계산한다.
⑨ 입사 구와 표적 구의 질량과 반경을 측정한다.
5. 결과 및 계산
(1)
입사구
1
2
3
질량
질량
질량
반경
반경
반경
표적구
질량
질량
질량
반경
반경
반경
수직낙하거리
(2)
1
2
3
4
5
평균
충돌 전 입사구 수평거리
충돌 후 입사구 수평거리
충돌 후 입사구 각
충돌 후 표적구 수평거리
충돌 후 표적구 각
★ 입사속력 =
★ 충돌 후 입사구 속력 =
★ 충돌 후 표적구 속력 =
(3)
1
2
3
4
5
평균
충돌 전 입사구 수평거리
충돌 후 입사구 수평거리
충돌 후 입사구 각
충돌 후 표적구 수평거리
충돌 후 표적구 각
★ 입사속력 =
★ 충돌 후 입사구 속력 =
★ 충돌 후 표적구 속력 =
(4)
1
2
3
4
5
평균
충돌 전 입사구 수평거리
충돌 후 입사구 수평거리
충돌 후 입사구 각
충돌 후 표적구 수평거리
충돌 후 표적구 각
★ 입사속력 =
★ 충돌 후 입사구 속력 =
★ 충돌 후 표적구 속력 =
(5) 계 산
(6) 결과 및 토의

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