운동량보존 실험

목차

1) 실 험 목 적

2) 실 험 이 론

3) 실 험 방 법

4) 실 험 결 과

5) 분석 및 토의

6) 참고자료

본문내용

. 정지해 있는 에 움직이는 이 충돌하는 경우
0.1
0.1
0.308
0.210
횟수
오차(%)
1
0.086
0.763
0
0.082
1.163
0.131
0
1.220
0.358
0.297
17.2
2
0.080
0.799
0
0.078
1.25
0.125
0
1.282
0.385
0.308
20.1
3
0.078
0.752
0
0.076
1.282
0.133
0
1.316
0.395
0.317
19.6
D. 정지해 있는 에 움직이는 이 충돌하는 경우
0.1
0.1
0.208
0.310
횟수
오차(%)
1
0.076
0.323
0
0.111
1.316
0.310
0
0.901
0.274
0.344
25.6
2
0.076
0.318
0
0.121
1.316
0.314
0
0.826
0.274
0.321
17.4
3
0.088
0.364
0
0.134
1.136
0.274
0
0.746
0.236
0.288
22.0
E. 정지해 있는 에 움직이는 이 충돌하는 경우
0.1
0.1
0.208
0.410
횟수
오차(%)
1
0.081
0.234
0
0.146
1.235
0.427
0
0.685
0.257
0.370
43.9
2
0.065
0.206
0
0.122
1.538
0.485
0
0.820
0.320
0.437
36.6
3
0.064
0.212
0
0.120
1.563
0.472
0
0.833
0.325
0.440
35.3
F. 과 가 서로 반대방향에서 와서 충돌하는 경우
0.1
0.1
0.208
0.210
횟수
오차(%)
1
0.139
0.161
0.139
0.161
0.719
0.621
0.719
0.621
0.301
0.260
13.6
2
0.196
0.213
0.190
0.219
0.510
0.469
0.526
0.457
0.217
0.194
10.6
3
0.160
0.190
0.167
0.183
0.625
0.526
0.599
0.546
0.256
0.224
12.4
G. 과 가 서로 반대방향에서 와서 충돌하는 경우
0.1
0.1
0.308
0.210
횟수
오차(%)
1
0.145
0.481
0.236
0.128
0.690
0.208
0.424
0.781
0.302
0.228
24.4
2
0.121
0.345
0.179
0.110
0.826
0.290
0.559
0.909
0.372
0.280
24.6
3
0.129
0.259
0.139
0.113
0.775
0.386
0.719
0.885
0.390
0.305
21.8
H. 과 가 서로 반대방향에서 와서 충돌하는 경우
0.1
0.1
0.408
0.210
횟수
오차(%)
1
0.116
0.790
0.166
0.091
0.862
0.127
0.602
1.099
0.478
0.283
40.9
2
0.118
0.430
0.126
0.093
0.847
0.233
0.794
1.075
0.512
0.321
37.4
3
0.147
0.499
0.158
0.110
0.680
0.200
0.633
0.909
0.410
0.272
33.6
5) 분석 및 토의
처음에 실험 자체에 이해도가 높지 않아서 조금 우물쭈물한 실험이었다. 하지만 이해가 되고 나선 빠르고 정확하게 실험을 할 수 있게 되었다. 데이터를 분석하면, 초기속도가 0인 물체와 초기속도가 존재하는 물체의 충돌 그리고 초기속도가 모두 있는데 서로 다른 방향으로의 초기속도로 존재하는 두 물체의 충돌 모두 이론에 의해 나오는 방향으로 운동을 진행함을 알 수 있다. 특히나 질량이 큰 물체의 경우 충돌 후 속도가 굉장히 작아져서 속도를 재는 것이 쉽지만은 않았던 실험으로 기억될 듯 하다.
역시 이번실험에서도 오차는 존재하게 되었다. 물론 모든 실험에 있어서 오차란 요인은 없을 수가 없는 요인이긴 하지만 이번 실험의 경우는 오차의 분포가 4%～40% 정도의 분포도를 보여주고 있고, 평균적으로는 20% 안팎의 오차를 보여주고 있다. 역시나 이번 실험 역시도 많은 요인들에 의해서 오차가 생겨났음을 알 수 있다. 오차가 생겨난 요인에 대해서 간단히 정리하면
1. air supply의 공기량이 가장 큰 문제라고 생각된다. 실제로 200g의 추를 단 글라이더의 경우 추가 달리지 않은 글라이더보다 더 많은 공기량을 주입해야 마찰의 효과를 없앨 수 있었는데, 그럴 경우 추가 달리지 않은 글라이더의 경우 더 많아진 공기량에 의해서 가속도가 생기기에 물체의 질량이 다른 충돌의 경우 오차가 더 크게 나타남을 알 수 있다.
2. air track의 수평 역시도 큰 문제 중에 하나라고 생각된다. 마찰이 없다 고 가정되고 또한 약간 air track이 기울어져 있다고 하면, 당연히 중력에 의한 가속도의 영향을 받게 되어서 오차의 원인이 되고, 외력이 작용하기 에 운동량 보존실험의 오차가 많이 발생함을 알 수 있다.
3. 계측기기의 오차 역시도 무시할 수는 없다. 모든 실험에서의 계측기기는 모두 정확도 측면에서 오차가 존재하고 모든 계측 기기에서도 그 오차를 적게 되어있다. 예를 들어 저울, 수평자등이 그 예인데 모든 계측 기기의 정확도가 100%인 것은 없다. 따라서 계측기기의 오차도 어느 정도 오차 의 원인으로 존재할 수 있다.
4. 사람의 수작업으로 인해 되는 실험이기에 가속도가 붙을 가능성도 있다 고 생각된다. 또한 두 물체가 동시에 움직이는 충돌의 경우는 같은 힘으 로 처음에 출발해야 정확한 값이 나올 텐데 그렇지 아니하였기에 약갼의 오차가 발생되었다고 생각 한다.
실제로 운동량의 경우는 운동학(기구학)적인 측면에 있어서 굉장히 중요한 요인이라고 전공수업시간에 들은 적이 있다. 물론 실제로는 analytical 한 계산을 통해서 운동량을 알고 힘을 뽑아내는 계산은 하지 않지만, 오늘 실험을 통해서 analytical 하게 계산을 함으로써 실제로 이론상에서만 존재할 거라고 생각했던 운동량이 내 눈앞에서 실제로 이루어짐에 감탄을 하게 되었다.
6) 참고자료
1. 공학도를 위한 동역학 7th Edition
(Mcgraw-Hill, Ferdinand P. Beer 외 2명)
2. (개정판)일반물리학
(형설출판사, 이영재 외 9명)
3. 일반물리학 실험
(형설출판사, 최석호 외 7인)

키워드

질점에서의 운동량,   운동량보존 실험,   선형운동량 보존