일반물리학실험 - 선 운동량 보존법칙

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일반물리학실험 - 선 운동량 보존법칙
1. 실험 목적

공기 미끄럼대를 이용하여 1차원 탄성 충돌과 비탄성 충돌 실험을 하여 충돌 전후의 선운동량과 운동에너지의 변화를 알아본다.

2. 실험 원리

3. 실험 기구 및 재료

공기 미끄럼대(air track), 송풍기, 활차, 포토게이트 계시기, 수평계, 추, 저울, 자

4. 실험 방법1)

(1) 공기 미끄럼대에 송풍기를 연결하고 수평계를 사용하여 미끄럼대가 수평이 되도록 조절나사를 조정한다.
(2) 송풍기를 켜고 활차를 미끄럼대의 가운데에 올려놓고 활차가 움직이는지 확인한다. 만약 활차가 한쪽 방향으로 움직이면 미끄럼대의 수평을 다시 조정하고 송풍기의 출력을 적당하게 조절한다.
(3) 포토게이트 계시기의 모드는 GATE 모드로 하고 RESET 버튼을 누른다.
(4) 미끄럼대의 한쪽 끝에 있는 활차 발사기를 사용하여 활차 하나를 발사한다. 발사기의 고무줄의 수평축 정도를 조정하여 발사하는 힘의 크기를 조절한다. 이때 가하는 힘이 가능한 수평으로 작용하도록 하고, 포토게이트 계시기가 정상적으로 작동하는지 확인한다. 몇 차례 예비 실험을 한 후 실험을 한다.
(5) 활차에 결합된 속도판의 폭을 척정하고 속도판이 포토게이트 계시기를 지나는 데 걸리는 시간을 측정하여 활차의 속도를 계산한다. 속도를 계산할 때 활차가 움직이는 방향을 고려하여 (+)또는 (-)부호를 표시한다.
(6) 각 실험에서 활차의 초기 속도를 일정하게 유지하도록 한다.

[실험 1] 완전 탄성 충돌 - 활차 한 개를 사용하는 경우

(1) 활차의 질량과 속도판의 폭을 재고 기록한다.
(2) 활차 1개와 포토게이트 계시기 1대를 사용하여, 공기 미끄럼대 반대쪽 끝 부분을 향하여 활차를 발사시켜 탄성 충돌시킨다. 활차가 포토게이트 계시기를 지날 때의 시간 t1과 완전 탄성 충돌 후 되돌아 와 계시기를 다시 지날 때의 시간 t 1을 측정한다.
(3) 충돌 후 속도의 실험값 v 1.E과 이론값 v 1.를 계산하고 이론값에 대한 실험값의 상대오차를 구한다.

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