[A+][일반물��학씄험1] 운동량과 충격량 실험 보고서

1. 실험 목적
1차원 트랙에서 운동하는 두 물체의 충돌 실험을 통하여 선운동량 보존 법칙과 충격량을 이해한다.

2. 실험의 이론 (원리)
(1) 선운동량의 정의왿� 운동량 보존 법칙
운동량은 물체의 질량과 속도의 곱으로 정의되는 벡터양으로 로 표현되며, 운동량의 SI 단위는 이다. 운동량 보존 법칙에 의하면, 서로 충돌하는 두 물체로 구성된 계에서 외부 힘이 작용하지 않는 고립계일 경우, 충돌 전과 충돌 후의 전체 운동량이 서로 같으며, 충돌 전과 충돌 후의 각 물체의 운동량은 변할 수 있지만, 운동량의 합은 항상 일정하다. 운동량 보존 법칙은 다음과 같이 표현할 수 있다.
여기서 , 는 충돌하는 두 물체의 질량들을, , 는 질량 인 물페의 충돌 전후의 속도를 , 는 질량 인 물체의 충돌 전후의 속도이다.

(2) 충돌(collision)
충돌은 크게 탄성 충돌 (elastic collision), 비탄성 충돌 (inelastic collision), 완전 비탄성 충돌 (perfectly inelastic collision)이 있다. 탄성 충돌에서는 충돌 전후의 운동량이 보존된다.
질량이 이고 속도가 인 물체의 운동에너지는 이다. 탄성 충돌에서는 운동에너지도 보존되어서 충돌 전후의 운동에너지는 같다.
비탄성 충돌과 완전 비탄성 충돌에서도 전체 운동량은 보존된다. 하지만, 운동에너지는 보존되지 않아서 충돌 후 운동에너지의 손실이 발생한다. 특히 완전 비탄성 충돌은 충돌 후, 두 물체가 합쳐져 같이 속도 로 운동하므로 운동량 보존 법칙에 의하여 다음과 같이 표현할 수 있다.

3. 실험 기구 및 실험방법
<실험 기구>
Ÿ 스마트 카트
Ÿ 역학 트랙
Ÿ 엔드 스톱
Ÿ 질량 막대
Ÿ 용수철 범퍼
Ÿ Capstone 소프트웨어
Ÿ 수준기

<실험방법>
(1) 실험 1: 운동량 보존
#분열 - 같은 질량의 카트
1. 2대의 카트를 이용하여 운동량 보존을 살펴보는 실험을 위해 빨간색과 파란색 2대의 스마트 카트를 준비한다.