선운동량 보존 법칙

1. 선운동량 보존 법칙.hwp
2. 선운동량 보존 법칙.pdf
선운동량 보존 법칙
선운동량 보존 법칙

1. 실험 목적

공기 미끄럼대를 이용하여 1차원 탄성충돌과 비탄성충돌 실험을 하여 충돌 전후의 선운동량과
운동에너지의 변화를 알아본다.

2. 실험 원리

운동량 은 물체의 질량 에 그 물체의 속도 를 곱한 양으로 정의된다. 즉

(8.1)

로 나타내며, 벡터량으로 속도와 같은 방향이다. 그리고 운동량 보존 법칙이란 고립계 즉 계 내의 입사들은 서로 상호작용 하지만 계 외부와는 상호작용하지 않는 계의 총 운동량은 보존된다는 것이며, 다음과 같이 나타낼 수 있다.

(8.2)

입자들이 서로 충돌할 경우, 운동량 보존 법칙에 따르면 충돌전의 운동량의 합은 충돌 후의 운동량의 합과 같다.

그림 8. : 두 물체의 충돌 전후의 상태

a. 완전 탄성 충돌인 경우

일차원에서 정지(해 있는 한 물체에 다른 한 물체가 속도 으로 충돌하는 경우 충돌후 두 물체의 속도를 구해보자. 그림8.1과 같이 충돌한 후 물체 1과 물체2의 속도가 각각 과 으로 주어질때 완전탄성 충돌의 경우 운동량과 에너지가 모두 보존되므로

(8.3)
(8.4)

이 된다. 두 식을 연립하면

(8.5)
(8.6)

로 주어진다. 따라서 충돌 후 물체2는 항상 양의 속도가 되지만 물체1은 질량과 의 크기에 따라 속도가 , 음 또는 양이 된다.

b. 완전 비탄성 충돌
질량 인 물체가 정지()해 있고, 질량이 인 물체가 속도 으로 충돌할 후 두 물체가 결합하여 속도가 이 되었을 경우 운동량은 보존되지만 에너지는 보존되지 않는다. 운동량 보존의 원리에 의하면

(8.7)

....