실험보고서 - 충돌 및 운동량보존 실험

충돌및운동량보존실험결과보고서

❏ 실험제목 : 충돌 및 운동량보존 실험
❏ 실험목적
❍ 충돌하는 두 물체의 운동을 통하여 선운동량이 보존됨을 확인하고
역학적인 에너지도 보존됨을 확인한다.
❏ 관련이론
❍ 운동량 보존
물체가 충돌하는 경우 외부에서 다른 힘이 작용되지 않는 한 운동량은 보존된다.
이 원리는 충돌에 관한 운동학을 설명할 때 아주 유용한 도구가 된다. 이 원리를
운동량 보존이라 한다.

위의 두 속도는 충돌 이전과 충돌후의 속도이다. 이실험에서는 두물체의 운동량이 보존된다는 것을 알 수 있을 것이다.
질점이 인 n개의 질점계에서 선운동량은 그 질량 m과
속도 v의 곱으로 정의되는 벡터이다.

질점계의 선운동량은 계의 총 질량과 그 질량 중심의 속도와의 곱과 같다.
뉴턴의 제 2법칙은 Fext =Macm(Fext은 계에 작용하는 모든 외력의 젝터의 합)이고
위의 식을 시간에 따라서 미분하면

이고, 뉴턴의 제2법칙과 비교하면

계에 작용하는 외력의 합이 0이라면 그 계의 총 선운동량은 일정하게 유지된다.
, P = 일정

이 결과를 선운동량 보존의 원리라 한다. 계의 선운동량은 그 계에 작용하는
외력에 의해서만 변화할 수 있다. 계에 작용하는 내력은 크기가 같고 반대인 쌍으로
나타나서, 크기가 같고 방향이 반대인 운동량은 항상 일정하므로 외력의 합이 0일 때
각 각 질점의 운동량은 변화할 수가 있어도 이들의 총함은 일정하게 유지된다.
선운동량 보존의 법칙은 뉴턴역학이 적용되지 않는 원자 물리학이나 핵물리학에
있어서도 성립한다. 따라서 이 보존법칙은 뉴턴의 운동법칙 보다도 더 기본적이라고
생각할 수 있다.

❏ 실험방법
❍ 실험 장치 및 기구
• 에어트랙(AIR TRACK) / 압축공기 공급장치(AIR SUPPLY)
• 포토게이트 타이머(PHOTOGATE TIMER) 2개 , 포토게이트(PHOTOGATE) 2개
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