[일발물리학] 2차원 충돌 실험 장치
[일발물리학] 2차원 충돌 실험 장치
[일발물리학] 2차원 충돌 실험 장치
1. 실험 목적
- 두 개의 쇠공을 충돌시켜 충돌 전후의 속력을 측정함으로써 충돌 전후의 선운동량을 비교하여 선운동량 보존법칙을 이해한다.
2. 실험 원리
- 정지하고 있는 질량 m2인 입자에 질량 m1인 입자가 속도 v1으로 충돌하면 이 두 입자는 충돌 후 그림과 같이 운동한다.
이 충돌에서 외력은 0이므로 선운동량은 보존된다. 즉,
m1 + 0 = m1v1 + m2v2 이다.
식 m1 + 0 = m1v1 + m2v2 에서
입사 방향을 x축으로, 이와 직각방향을 y축으로 하는 좌표계에서 성분을 표시하면,
x방향 : m1v1 = m1v1 cos1 + m2v2 cos2
y방향 : 0 = m1v1 sin1 + m2v2 sin2
또 이 충돌이 탄성충돌이라면, 충돌 전후의 운동에너지가 보존되어야 한다.
만약, 입사입자 m1과 표적입자 m2의 질량이 같다면(m1 = m2)
x방향 : m1v1 = m1v1 cos1 + m2v2 cos2
y방향 : 0 = m1v1 sin1 + m2v2 sin2
이 되어, 충돌 후 두 입자의 진행 방향은 직각을 이루게 된다.
즉 2 + 2 = /2이다.
3. 실험 장치
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1. 실험 목적
- 두 개의 쇠공을 충돌시켜 충돌 전후의 속력을 측정함으로써 충돌 전후의 선운동량을 비교하여 선운동량 보존법칙을 이해한다.
2. 실험 원리
- 정지하고 있는 질량 m2인 입자에 질량 m1인 입자가 속도 v1으로 충돌하면 이 두 입자는 충돌 후 그림과 같이 운동한다.
이 충돌에서 외력은 0이므로 선운동량은 보존된다. 즉,
m1 + 0 = m1v1 + m2v2 이다.
식 m1 + 0 = m1v1 + m2v2 에서
입사 방향을 x축으로, 이와 직각방향을 y축으로 하는 좌표계에서 성분을 표시하면,
x방향 : m1v1 = m1v1 cos1 + m2v2 cos2
y방향 : 0 = m1v1 sin1 + m2v2 sin2
또 이 충돌이 탄성충돌이라면, 충돌 전후의 운동에너지가 보존되어야 한다.
만약, 입사입자 m1과 표적입자 m2의 질량이 같다면(m1 = m2)
x방향 : m1v1 = m1v1 cos1 + m2v2 cos2
y방향 : 0 = m1v1 sin1 + m2v2 sin2
이 되어, 충돌 후 두 입자의 진행 방향은 직각을 이루게 된다.
즉 2 + 2 = /2이다.
3. 실험 장치
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