2차원 충돌실험 실험보고서

[1] 실험 목적
에어테이블을 이용한 2차원 충돌실험
- 마찰이 없는 에어테이블을 이용해 두 개의 물체를 충돌시켜 탄성출돌과 비탄성충돌인지 알아보고 충돌 전후의 선운동량, 운동에너지를 비교하여 운동량 보존법칙을 확인하고, 에너지 변화를 살펴본다.

[2] 실험 이론 및 원리

[2-1] 운동량
운동량()은 운동하는 방향으로 계속 운동할 수 있는 정도를 나타내는 물��량으로 물체의 질량()과 속도()의 곱으로 나타낸다. 단위는 kgm/s를 사용한다.

운동량=질량속도

[2-2] 운동량과 운동에너지
운동에너지는 움직이는 물체가 정지 할 때까지 할 수 있는 일의 크기를 나타낸다. 운동량은 에너지왿� 다른 물��량이며 방향도 포함하고 있다.

공식단위구분운동에너지크기만 있는 양운동량크기왿� 방향을 가지고 있는 양

[2-3] 운동량 보존의 법칙
[2-4] 충돌의 종류왿� 운동량 보존

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[6] 논의 및 고찰
[6-1] 개별의견
[6-2] 종합의견

이번 실험은 에어테이블 위에서 퍽들의 충돌을 통해 총 운동 에너지의 보존 여부를 알아보는 실험이었다. 실험 데이터를 이용해 각 실험별로 사용된 공식에 대입을 하고 결과를 도출해보니 충돌 전후의 운동에너지가 비슷한 경우도 있었으며, 차이가 나는 실험도 있었다. 보통의 경우에 여러 가지 오차의 원인들로 인해 감소하는 것이라 생각하며 오차의 원인을 분석해 보았다. 오차의 원인으로 다음과 같다.
① 충돌할 때 소리 및 열이 발생하여 소리에너지왿� 열에너지로 손실이 생겼다.
② 에어테이블이 지면과 완전한 수평을 이루지 못했다. 수평을 이루지 못해 퍽이 저절로 왔다 갔다하는 바람에 오차가 생긴것 같다.
③ 에어테이블과 퍽과의 마찰로 인하여 에너지 손실이 생겼다. 또한 피사체들 간의 충돌시 서로 마찰이 생긴다.
④ 공기 저항력으로 인하여 운동에너지가 감소하였다.
⑤ 퍽이 이동할 때 회전운동을 하면서 이동하므로, 회전에너지왿� 운동에너지 간의 에너지 교환이 일어나 운동에너가 감소하였다.

이러한 이유들로 인하여 운동에너지가 보존되지 않았다.

결론 - 2차원 충돌 실험을 통해 충돌 전후의 운동에너지의 변화를 분석함으로써 운동에너지 보존 여부에 대하 알 수 있었다. 그리고 결과 값의 충돌 전후 보존 여부에 따라 탄성충돌 여부를 알 수 있었다. 이론적으로는 탄성충돌 및 운동에너지가 보존되는 결과가 도출되지만 실제 실험에서는 모두 보존되지 않았고, 비탄성충돌이라는 결론을 얻게 되었다.