보고서 설명

1. 실험제목 : 충돌 및 운동량보존실험
2. 실험목적 :
① 물체의 충돌에 따른 충격량-운동량을 이해한다.
② 1차원충돌에서 충돌에 따른 운동량보존과 역학적에너지보존을 이해한다.
3. 실험 관련 이론 :

본문일부 및 목차

물체가 충돌하였을때에 충격량과 운동량변화에 관계를 이해하였다.
그럼 충돌과정에서 작용하는 힘들의 어떤 관계가 성립하는지 알아보겠다.
충돌의 역학적에너지보존
충돌과정에서 작용하는 힘은 뉴턴의 작용반작용법칙에 근거하여 그힘(역학적에너지)이 보존된다. 여기서 보존되는 역학적에너지(운동에너지 + 위치에너지)만을 따로 고려할 때 이것이 보존되는 경우와 그렇지 않은 경우를 구별할 수 있는데, 뉴턴은 두물체가 정면 충돌할 때 충돌 전과 충돌 후의 상대속도비는 주어진 물체에 대해서 일정하며, 이 값이 역학적에너지가 보존되는 경우 1이 됨을 알아내었다. 여기서 상대속도라 함은 한 물체에서 본 다른 물체의 속도이다. 이 사실을 수식으로 표현하면
(물체의 상대속도비)
인데, 여기서 i와f는 충돌전과후이고 e는 상대속도의 비 값으로서 두물체 사이의 반발계수라 한다. 위의 정의하에서 e는 0과 1 사이의 값이 되며 e=1일 때 상대속도의 크기가 변하지 않으므로 탄성충돌이라 하고 이 경우 역학적에너지가 보존된다. e=0인 경우는 완전 비탄성충돌이라 하며, 이 경우 이므로 두 물체는 하나로 합쳐져서 움직이고 운동에너지의 손실이 최대가 된다.
본 실험에서는 e=1인 탄성충돌의 가정하에 실험을 실시하였기에 비탄성충돌에 대한 부분은 생략하고 탄성충돌가정하에 역학적에너지 보존을 증명해 보겠다.

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