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실험3에서는 마찰력과 공기저항이 존재하므로 오차가 생기게 된다.
2. 실험과정 및 결과에 대한 토의
이 실험에서는 수레를 범퍼에 충돌시켜 충격량이 운동량의 변화량과 같음을 확인하고, 두 수레를 서로 충돌시켜 두 물체가 서로 충돌 할 때
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탄성충돌 실험) 그림5.1의 실험 구성도에서 충돌할 면에 벨크로(찍찍이)짝을 장착한 역학차 2대를 준비한다. 이는 완전 비탄성 충돌 즉 충돌후 두 물체가 한덩어리로 되는 경우의 충돌을 얻기 위해서다. 2개의 역학차의 질량을 다시 측정하여
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림2와 같은 비탄성충돌 실험에서도 충돌전후에 계 전체의 운동량은 보존된다.
(1)
구슬과 진자의 완전비탄성 충돌에서 충돌전의 계 전체의 운동에너지는
(6)
이고, 충돌후의 계 전체의 운동에너지는
(7)
이다. 이때, 운동량 보존 법칙에 따라서
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수 있다. 특히 완전 비탄성충돌 실험은 원래 역학적에너지가 보존되지 않는다. 완전 비탄성충돌 실험의 경우 충돌 후 에너지 손실률은 다음의 식을 통해 구할 수 있다.
()
이 식으로 구한 결과 평균 60.024%의 손실률을 갖는다는 것을 알 수 있다.
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4176
37˚
37˚
36˚
36.6˚
1
2
3
평균
0.128475
0.104154
29˚
29˚
27˚
28.3˚
C. 완전탄성충돌
이론값
실험값
1
2
3
평균
0.520851
0.232651
68˚
68˚
68˚
68˚
1
2
3
평균
0.457811
0.19081
51˚
50˚
50˚
50.3˚
1
2
3
평균
0.40519
0.13806
37˚
37˚
38˚
37.3˚
5.분석 및 토의
이번 실험은 완
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238
0.0129
14
13
14
15
14
14.0
실험3) 탄성충돌
5.376
이론값
실험값
횟수
1
2
3
4
5
평균
0.1807
0.0748
63
63
64
64
63
63.4
횟수
1
2
3
4
5
평균
0.1174
0.0423
29
28
29
29
28
28.6
횟수
1
2
3
4
5
평균
0.0861
0.0277
18
18
17
19
19
18.2
6. 실험 분석 및 토의
이번 탄성 및 비탄
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실험하는 조건에서는 이차원
충돌 실험기와 구슬 사이의 마찰력이 작용하고, 구슬이 떨어질 때 공기 저항이
발생하여 외력이 생겼다. 그래서 이번 실험에서 운동량 보존 법칙이 성립되지 않았다.
또한 구슬을 떨어뜨리는 위치가 5번 모두 완
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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 충
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충돌 전 적절한 시점까지 추세선을 구한
후 그 기울기를 이용하였다.
위의 그래프는 각 결과의 오차를 막대그래프로 나타낸 것이다.
대체적으로 △K 가 오차율이 높았고, 실험1, 5의 경우는
△Px의 오차가, 실험3의 경우는 △Py의 오차
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량(35)≒충돌 후 운동량의 총합(34)
첫 번째 실험에서는 운동량이 턱없이 크게 나온 것으로 보아 원초적인 실험설정이 잘못 된 것 같다. 하지만 두 번째 70˚에서는 운동량이 비슷하게 나온 것으로 보아 실험을 제대로 한 것 같다.
2. 토의
1] 오차
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