[물리실험보고서] 충돌 및 운동량 보존

실험 결과 보고서

․ 실험 목적
충돌하는 두 물체의 운동을 통하여 운동량이 보존됨을 확인하고 역학적인 에너지도 보존됨을 확인한다.

․ 이론
입자의 운동량은 계에 작용하는 외부의 힘의 합력이 0일 때 계의 층 운동량은 일정한 채로 유지된다. 두 물체가 충돌할 때 운동량 보존은 수학적으로 다음과 같이 간단히 표현할 수 있다.

와 는 각각 충돌 전과 충돌 후의 총운동량이며, , , , , , 는 각각 두 물체의 질량, 초기속도, 최종속도이다.

․ 실험 방법

(1) 에어트랙을 정밀하게 수평으로 맞춘다(에어트랙의 수평 정도는 실험값에 영향을 미치는 요소의 하나이므로 주의한다).
(2) 위의 그림과 같이 포토게이트와 에어트랙과 글라이더를 설치한다.
(3) 글라이더에 플래그와 범퍼를 장착한다(이 때 범퍼는 글라이더를 탄성충돌을 시키기 위한 장치이다).
(4) 두 글라이더의 질량 m1과 m2를 측정한다(장착한 플래그의 질량이 글라이더의 질량에 비해 매우 가벼우면 무시할 수 있다).
(5) 두 포토게이트를 gate 모드로 놓는다.
(6) 오른편의 글라이더 2를 두 포토게이트의 중간에 위치시키고 왼편의 글라이더 1을 글라이더 2 쪽으로 민다.
(7) 글라이더 2가 오른편의 포토게이트를 지날 때의 속도를 구하여 운동량이 보존되는지에 대하여 알아본다.
(8) 두 글라이더에 무게를 더 추가하여 각각의 무게에 따라 운동량이 보존되는지에 대하여 측정한다.
(9) 글라이더 2가 정지한 경우가 아니고 같이 반대방향으로 움직이는 경우의 실험을 하여 보자. 이 경우는 두 글라이더가 포토게이트의 사이에서 충돌하도록 하여야 한다.

․ 실험 결과

* 포토게이트를 통과하는 물체의 길이
* 충돌 전 글라이더가 포토게이트를 통과한 시간
* 충돌 후 글라이더가 포토게이트를 통과한 시간
* 충돌 전 글라이더의 속도
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