[자연과학] 일반물리학 실험 - 운동량 보존

일반물리학 실험 - 운동량 보존

1. 실험 제목 : 운동량 보존

2. 목적

- 이 실험에서는 충돌하는 두 물체의 운동을 통하여 선운동량이 보존됨을 확인하고 역학적인 에너지도 보존됨을 확인한다.

3. 이론

선운동량 보존법칙 : 입자계에 작용하는 외력이 없을 때에는 계의 질량 중심의 속도는 일정하며, 계의 총운동량이 일정하게 보존된다. 총운동량은 시간에 따라 변하지 않는다. 혹은 고립계의 총 운동량은 물체들 사이에 작용하는 힘들에 무관하게 보존된다.
선운동량의 보존법칙은 물리학에서 가장 중요한 법칙중의 하나이며 외부 힘이 차단된 고립계에는 항상 적용할 수 있다. 내부 힘은 비 보존력일 수도 있기 때문에 이러한 내부 힘은
역학적 에너지를 변화시킨다. 그러나 그 내부 힘은 항상 쌍으로 존재하기 때문에 계의 총운
동량을 변화시키지는 않는다. 또한 알짜 외력이 영이 아닌 경우에도 근사적으로 적용된다.
이것이 적용되는 경우는 내력이 외력보다 훨씬 큰 경우이다. 예를 들어 폭발이나 충돌인 경
우, 아주 짧은 시간동안 물리적인 작용이 일어나는 경우 외부의 힘이 계의…(생략)

4. 실험 방법

① 에어트랙을 정밀하게 수평으로 맞춘다.

② 그림(Ⅱ-4 에어트랙)과 같이 포토게이트와 에어트랙과 글라이더를 설치한다.

③ 글라이더에 플래그와 범퍼를 장착한다.

④ 두 글라이더의 질량 과 를 측정한다.

⑤ 두 포토게이트를 gate 모드로 놓는다.

⑥ 오른편의 글라이더 2를 두 포토게이트의 중간에 위치시키고 왼편의 글라이더 1을 글라이더 2쪽으로 민다.

⑦ 글라이더 2가 오른편의 포토게이트를 지날 때의 속도를 구하여 운동량이 보존되는지에 대하여 알아본다.

⑧ 두 글라이더에 무게를 더 추가하여 각각의 무게에 따라 운동량이 보존되는지에 대하여 측정한다.

⑨ 글라이더 2가 정지한 경우가 아니고 같이 반대방향으로 움직이는 경우의 실험을 하여 보자. 이 경우는 두 글라이더가 포토게이트의 사이에서 충돌하도록 하여야 한다(선택사항).

5. 실험 결과