일반물리학 실험 - 선운동량 보존(탄성충돌) 결과

실험제목
선운동량 보존(탄성충돌) 결과

1. 실험목적
두 개의 쇠공을 충돌시켜 충돌 전후의 속력을 측정함으로써 충돌 전후의 선운동량을 비교하여 선운동량 보존법칙을 이해한다.

2. 실험원리
정지하고 있는 질량 인 입자에 질량인 입자가 속도으로 충돌하면 이 두 입자는 충돌 후 [그림 10-1]과 같이 운동한다.

이 충돌과정에서 외력의 합 은 0이므로 선운동량은 보존된다. 즉, 이므로 이다.

따라서

이다. 식 1을 입사방향을 x축, 이와 직각방향을 y축으로 하는 좌표계에서 성분으로 표시하면,

이다. 또 이 충돌이 탄성충돌이라면 충돌 전후의 계의 운동에너지가 보존되어야 하므로

이다. 만약, 입사입자 과 표적입자 의 질량이 같다면 (),식 2는 이 되어, 충돌 후 입자의 진행방향은 직각을 이루게 된다. 즉,
이다.

3. 실험기구 및 장치
2차원 충돌 장치[그림 10-2],질량이 같은 쇠공 2개, 수직기, c형 클램프 , 갱지와 먹지, 자, 각도기

4. 실험방법
1. 입사구 및 표적구의 질량과 반경을 각각 측정하여 데이터 시트에 기록한다.
2. 2차원 충돌장치를 실험대 끝에 c형 클램프로 고정하고, 수직기, 갱지 및 먹지를 [그림 10-2]와 같이 장치한다.
3. 질량이 같은 두 개의 쇠공을 준비하여 하나는 표적구로, 또 하나는 이바구로 사용한다.
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