충돌과 운동량 보존 법칙 실험 보고서

소개글

충돌과 운동량 보존 법칙 실험 보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 이론적 배경
3. 실험 방법
4. 실험 결과
5. 분석 및 토의
6. 오차 원인

본문내용

로 느껴졌다. 이 실험은 운동량 보존을 측정하는 실험이기 때문에 처음에 두 물체의 운동량을 마음대로 설정해도 되는 편리함이 있는 반면에 그 결과 도출된 데이터가 일정하지 않는 단점이 있었다. 하지만 오차는 최다 25%였고 대체로 10% 이하였기 때문에 실험 결과에는 흡족하다.
실험 A에서는 오차가 5~8%이었다. 실험 B에서는 두 번째와 세 번째 실험의 오차가 10%미만인 반면에 첫 번째 실험만 오차가 25%였다. 그 이유는 글라이더의 속도가 다른 두 실험에 비해 현저하게 떨어져 상대적으로 마찰력과 공기의 저항을 크게 받은 것 같다.. 실험 C에서는 A~F실험 중에서 오차가 가장 작았다. 실험 D에서는 오차가 대략 5~10%이었다. 하지만 실험 E와 실험 F에서는 오차가 모두 10%이상이었다. 그 이유를 분석해보니 실험 A, B, C은 모두 이 보다 크거나 같았다. 하지만 실험 D, E, F는 모두 이 보다 작거나 같았다. 특히 F는 두 물체가 서로를 향해 다가와서 상대속도가 다른 실험에 비해 2배였고 그로 인해 운동에너지 손실 등이 오차로 도출된 듯싶다.
6. 오차 원인
1) 선운동량은 두 물체의 속도차이에 관련 있고 각운동량은 바닥과 물체간의 미끄러짐이 없다면 속도와 지름이 관련된다. 물체간의 각운동량의 전달은 마찰에 의한 것이다. 물체간의 미끄러짐이 없다면 각운동량의 전달이 잘 되었겠지만 마찰이 있다면 각운동량의 전달이 제대로 이루어지지 않았을 것이다. 이것은 운동량의 손실이다. 직경이 다른 물체가 부딪힐 때 선운동량의 전달과 각운동량의 전달 현상은 복잡해진다. 물체가 구를 때 저항이 있을 수 있다. 바닥에서의 마찰저항이 대부분이겠지만 미소한 양으로 공기저항 등도 포함될 수 있다. 이 저항은 물체 가 구르는 반대방향의 힘을 물체에 가해 운동량을 줄이는 효과가 있다.
2) 마찰력 자체는 에너지를 소모, 그러니까 열로 바꾸는 일을 하지 않는다. 당구공은 이상적인 공으로 판단하므로 당구공의 무게가 바닥의 천과의 접점에 집중되어서 좁은 면적에 마찰력은 상당히 높은 상태에서 그 마찰력에 의 해 회전으로 운동한다. 충돌할 때 당구공의 탄력으로 변환된 일부 에너지는 다시 탄성에 의해 방출되어 운동에너지로 바뀌게 된다고 할 수 있는데, 당구공은 강체에 가까 운 것으로 가정해도 될 만큼의 특성을 가지도록 만들어지는 것이므로 내부에서 소모되는 운동에너지는 무시하고 생각한다.
3) 운동량과 에너지는 다른 개념이다. 당구공 충돌문제에 있어서 에너지는 보존이 되지 않는다. 열과 소리에 의해 손실이 발생하기 때문이다. 그렇지만 운동량은 보존된다. 운동량이 항상 보존되는 이유는 뉴톤의 작용반작용법칙 때문이다. 힘이 작용할 때에 항상 같은 크기의 힘이 서로 반대방향으로 생긴다는 법칙이다. 두 당구공도 충돌하는 동안 각각 반대방향으로 같은 힘이 동일시간 동안 작용한다. (운동량의 변화량 = 작용한 힘 곱하기 작용한 시간) 그러므로 두 당구공의 운동량의 변화는 반대방향으로 같은 크기만큼씩 생긴다. 그러므로 운동량변화의 총합은 서로 상쇄되어 0이 된다.

키워드

충돌,   운동량 보존 법칙,   실험 보고서