[일반물리] 충돌 및 운동량 보존 - 이 실험에서는 충돌하는 두 물체의 운동을 통하여 선운동량이 보존됨을 확인하고 역학적인 에너지도 보존됨을 확인한다

목차

실험 주제 :　충돌 및 운동량 보존

실험 일자 :
1)목적
2)이론
3)실험장치 및 기구
4)실험방법
5)Data
6)분석 및 토의

본문내용

03
0.487
0.103
0
0.330
3
0.122
0.474
0
0.19
0.819
0.210
0
0.526
4
0.219
0.94
0
0.326
0.467
0.106
0
0.306
5
0.156
0.693
0
0.241
0.641
0.144
0
0.414
F. 과 가 서로 반대방향에서 와서 충돌하는 경우
0.1
0.1
0.21
0.21
횟수
오차(%)
1
0.117
0.346
0.139
0.336
0.855
0.289
0.719
0.298
0.331
0.123
62.73
2
0.165
0.346
0.139
0.357
0.606
0.289
0.719
0.280
0.278
0.120
57.06
3
0.138
0.348
0.157
0.217
0.725
0.287
0.637
0.288
0.286
0.121
57.73
4
0.168
0.349
0.102
0.405
0.595
0.287
0.980
0.225
0.331
0.107
67.55
5
0.201
0.373
0.151
0.398
0.498
0.254
0.662
0.251
0.244
0.106
56.40
G. 과 가 서로 반대방향에서 와서 충돌하는 경우
0.1
0.1
0.31
0.21
횟수
오차(%)
1
0.248
0.551
0.177
0.369
0.403
0.181
0.855
0.271
0.304
0.113
62.83
2
0.383
0.592
0.129
0.367
0.261
0.169
0.775
0.272
0.244
0.110
55.04
3
0.207
0.572
0.163
0.374
0.483
0.175
0.613
0.267
0.279
0.110
60.39
4
0.218
0.492
0.147
0.325
0.459
0.203
0.680
0.308
0.285
0.128
55.23
5
0.24
0.487
0.139
0.327
0.417
0.205
0.719
0.306
0.280
0.128
54.37
H. 과 가 서로 반대방향에서 와서 충돌하는 경우
0.1
0.1
0.41
0.21
횟수
오차(%)
1
0.167
0.949
0.205
0.33
0.599
0.105
0.488
0.303
0.288
0.096
66.57
2
0.318
1.08
0.269
0.471
0.314
0.093
0.372
0.176
0.176
0.073
58.25
3
0.293
1.457
0.225
0.373
0.341
0.069
0.444
0.199
0.199
0.078
61.04
4
0.274
0.826
0.204
0.384
0.365
0.121
0.490
0.216
0.216
0.092
57.32
5
0.195
1.029
0.234
0.377
0.513
0.097
0.427
0.249
0.249
0.086
65.49
6)분석 및 토의
- 위의 실험의 각각의 충돌에서 운동에너지는 보존되지 않는다. 실제 실험 과정에서는 여러 가지 오차의 발생 요인이 작용하는데, 그중에 가장 큰 것은 마찰로 인해 발생하는 열에너지 손실일 것이다. 다른 외부적인 요인이 다 배제된다면 물체의 충돌 전후의 운동에너지의 총합은 보존되는 게 사실이다. 하지만 실험 과정에서는 에어트랙을 킨 채로 마찰을 줄인다고 할지라도 마찰이 전혀 없는 상태로 만들 수 없고, 마찰의 존재는 운동에너지의 마찰열 에너지로의 변화를 초래한다. 이는 곧 운동에너지는 보존을 어렵게 만든다. 그래서 오차가 발생할 수밖에 없다.
- 또 운동량이 원래보다 증가하는 현상이 있었는데, 이에 대한 원인으로는 물체가 운동하는 도중에 외부의 다른 힘이 물체에 주어졌을 때를 생각할 수 있다. 처음에 운동하던 물체가 외부에서 다른 힘을 받게 되어 가속운동을 하게 되면 처음 측정되었던 속도보다 충돌 직전의 속도가 더 크게 되고 이는 측정된 운동량이 전후로 증가하는 결과를 초래하게 되는 것이다. 일반적으로 운동량 보존의 법칙은 이론에서 확인했던 것과 같이 외력이 0인 상황에서 성립하는 법칙이므로 외력이 0이 아닌 상황에서는 커질 수 있는 것이다. 이런 외력으로 작용하는 것으로 중력이나 에어트랙에서 분출되는 공기 정도를 들 수 있는데, 에어트랙이 정확히 수평이 아니고 실험과정에서 조금이라도 기울어지게 된다면 중력의 영향을 피할 수 없고, 중력가속도의 영향으로 물체는 가속도 운동을 하게 되므로 운동량은 증가할 수 있다. 또 에어트랙의 경우 통상적으로 분출되는 공기의 양이 일정하지 않을 수 있어 물체는 기울 수 있고 이것이 외력으로 작용하여 물체가 가속도 운동을 할 수도 있다. 이는 또 운동량의 전후 증가를 불러온다.

키워드

물리,   충돌,   운동량 보존,   역학적 에너지,   에너지 보존