일반물리학실험 결과보고서 - 이차원 충돌

일반물리학실험 결과보고서 - 이차원 충돌

실험 목적
두 개의 쇠공을 충돌시켜 충돌 전후의 속력과 방향을 측정함으로써 충돌 전후의 총 선운동량과 운동에너지를 비교한다.

실험 원리
질량이 m_1이고 속도가 (v_i ) ⃗ 인 n개의 입자로 구성된 계(system)의 총 선운동량 P ⃗는
P ⃗=∑_(i=1)^n▒(P_i ) ⃗
　　　　　　=∑_i▒〖m_i (v_i ) ⃗ (i=1, 2, ⋯, n) 〗 (9.1)
이고 이 계에 작용하는 외력 (F_ext ) ⃗가 0인 경우에는
(dP ⃗)/dt=(F_ext ) ⃗=0 (9.2)
로부터
P ⃗=∑_(i=1)^n▒(P_i ) ⃗ =일정 (i=1, 2, ⋯,n) (9.3)
인 관계가 성립한다. 즉 입자계의 총 선운동량은 일정하다. 이것을 선운동량 보존 법칙이라 한다. 정지하고 있는 질량 m_2인 입자에 질량 m_1인 입사 입자가 속도 (v_1 ) ⃗으로 탄성 충돌을 하는 경우(그림9-1) 선운동량 보존 법칙을 적용하면 다음과 같은 식이 성립한다.

m_1 (v_1 ) ⃗+0=m_1 (v_1^ ) ⃗+m_2 (v_2^ ) ⃗ (9.4)
여기서 (v_1 ) ⃗방향을 x축, 이와 수직인 방향을 y축으로 하면
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