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2. 실험결과
활차의 충돌전 속도(v1)와 충돌후 속도(v2)를 비교해 운동량의 보존, 역학적 에너지의 보존 여부를 파악할수 있었다. 활차의 운동량과 역학적에너지가 보존되는 완전탄성충돌인 경우
v1과 v2가 같아야 한다.
그러나 실
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운동량이 몇 %내에서 보존되는지 보이시오.
완전 탄성 충돌 (활차 한 개를 사용한 경우)
보존범위 = 오차범위 : 19.5%, 13.7%, 21.8%, 15.4%, 15.9%
완전 탄성 충돌 (질량이 같은 두 활차의 경우)
보존범위 = 오차범위 : 4.1%, 8.6%, 0.8%, 1.7%, 0.7%
완전 탄성 충
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보존되어야 함에도 불구하고 오히려 실험 3과 4는 운동량이 늘어났다. 완충기를 활차에 각 각 하나씩 달아 고무줄의 탄성을 받아 속도가 이론값보다 더 크게 나왔음으로 추정하고 있다.
고등학교 때 배우던 이론적인 선운동량 보존법칙에 대
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보존되지 않는 충돌을 말한다. 하지만 비탄성충돌의 경우에도 운동량은 보존된다.
< 출처 : 네이버 백과사전 , 네이버 블로그, 고등학교 물리1 문제집>
<실험 결과 데이터 분석>
입사구
질량(m₁)
0.016 kg
반경
0.0075 m
표적구
질량(m₂)
0.01
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는 경우, 세 번째 경우는, 두 수레의 질량이 다르고 마주보고 운동하는 상태에서 충돌하는 경우였다.
실험을 한 후 선운동량의 보존 법칙인 에 따라 실제로 이 공식을 이 실험값들이 뒷받침되는가를 확인하였다. 확인해보니 실험값이 이론값
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운동량의 시간에 대한 변화율 가 영으로 선운동량 P는 시간이 지나도 바뀌지 않는다. 이것을 선운동량 보존법칙이라고 한다.
선운동량 보존법칙이 식으로는
로 나타낼수 있다.
4. 실험 방법
수평계를 이용하여 air track 양쪽 끝을 수평이 되도
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운동량과 역학적 에너지의 보존을 관찰 할 수 없었다.
실험e에서는 충돌 전 운동량(m1V1)은 충돌 후 운동량(m1 + m2)V‘1 로 보존되어야 하지만 25~28%의 다소 큰 상대오차를 보이며 이론값과의 차이를 보였다.
이로 인해 선운동량 보존법칙, 완전 탄
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선운동량 보존
= 1.52
= 1.5 = 1.49 = 1.49
5. 오차
→ 1.32%
→ 1.97%
→ 1.97%
6. 검토 및 결론
오차가 생긴 이유로는 첫째, 구와 구 사이, 구와 트랙 사이의 마찰로 인한 에너지 손실.
둘째, 기기를 이용하여 입사구를 굴린것이 아니고 사람의 손으로 하다
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선운동량 보존법칙 실험은 마찰력이 없는 상태에서 실험을 이루기 위해 에어트랙을 사용하였다. 하지만 에어트랙을 사용해도 마찰력이 0이 되지는 않는다. 따라서 마찰력 때문에 에너지 손실이 있었을 것이고, 그 때문에 운동량이 보존에 어
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오차를 만들게 되는 원인으로 작용하였을 것이라고 추측하였다.
[참고문헌, 참고사이트]
- 일반물리학실험 p.99 ~ p.106 (출판사 : 한국산업기술대학교 / 유병수 · 류영선 공저)
- 하이탑 물리2 (출판사 : 두산동아 / 김종권 · 김성진 공저)
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