물리학및實驗1 탄성및비탄성
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작성일 19-01-01 14:23본문
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식(11)과 식(12)에 의하여 진자 의 운동에너지는
임을 알 수 있다
3) 실험 결과
= 진자가 올라간 각도
(구슬의 질량) = 0.xxxkg (진자의 질량) = 50g,100g,150g
(질량중심)
탄성 충돌
비탄성 충돌
= 진자의 질량중심
27.1 cm
= 진자+구슬의 질량중심
30.1 cm
= 진자+추 50g 의 질량중심
35.0 cm
= 진자+추 50g+구슬의 질량중심
35.5 cm
= 진자+추 100g 의 질량중심
37.4 cm
= 진자+추 100g+구슬의 질량중심
37.8 cm
실험1) 초속도 구하기(비탄성 충돌)
횟수
1
2
3
4
5
평균(average)
14°
15°
17°
16°
15°
15.4°
5.4m/s
실험2) 비탄성충돌
理論값
실험값
횟수
1
2
3
4
5
평균(average)
0.06
0.06
44°
49°
56°
43°
46°
47.6°
횟수
1
2
3
4
5
평균(average)
0.03
0.04
28°
24°
24°
24°
22°
24.4°
횟수
1
2
3
4
5
평균(average)
0.02
0.02
17°
17°
16°
15°
14°
15.8°
실험3) 탄성충돌
理論값
실험값
횟수
1
2
3
4
5
평균(average)
0.17
0.08
63°
62°
61°
63°
64°
62.6°
횟수
1
2
3
4
5
평균(average)
0.11
0.02
24°
21°
20°
18°
22°
21°
횟수
1
2
3
4
5
평균(average)
0.08
0.02
14°
12°
15°
16°
17°
14.8°
4) analysis 및 토의
비탄성충돌 실험에서, 理論적으로는 비탄성충돌은 에너지가 보존되지 않
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다. 이때, 운동량 보존 법칙에 따라서 이므로, 충돌 후의 진자의 에너지는 이다.
순서
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실험결과/물리
물리학및實驗1 탄성및비탄성
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설명
출석번호
25
이름
임세진
학번
20121xxx01
조
8조
학과
정보전자신소재Engineering과
학년
1
반
11시 반
실험일자
12-04-10
실험title proper(제목)
탄성 및 비탄성충돌
1) 실험 목적
구슬과 진자 간의 충돌을 관찰하여 탄성충돌과 비탄성충돌이 일어날 때 역학적 에너지 보존법칙과 운동량 보존법칙이 어떻게 적용되는지 이해한다. 또한, M_p는 순수한 진자의 질량이다. 그러므로, 이 식에서 와 , , 을 알면 초기속도 를 알 수 있다
B. 완전비탄성충돌
그림
그림2와 같은 비탄성충돌 실험에서도 충돌전후에 계 전체의 운동량은 보존된다
구슬과 진자의 완전비탄성 충돌에서 충돌전의 계 전체의 운동에너지는 이고, 충돌후의 계 전체의 운동에너지는 이다. 이므로 가 된다 따라서, 구슬의 초속도 v는
이다. 운동량 MV는 이다.
2) 실험 理論
A. 초속도측정(測定)
그림1 과 같이 질량m인 물체가 단진자에 충돌을 하면, 단진자는 흔들려서 일정 높이에 도달하게 된다 이때, 단진자가 도달한 높이에 의하여 단진자의 Potential 에너지를 계산할 수 있다 위의 그림과 같이 완전비탄성 충돌을 하는 경우, 운동전후의 계의 전체운동량은 보존이 되므로 이다.
여기서,은 충돌 후 구슬의 속도이다. 이때, 구슬의 질량은 m, 속도는 v, 충돌 후 구슬과 합쳐진 진자의 질량은 M, 속도는 V이다. 따라서 식(6)과 식(9)를 비교하여, 충돌 전후의 계 전체의 운동에너지는 로 보존되지 않는 것을 알 수 있다
그림
C. 완전탄성충돌
그림3과 같은 구슬과 진자가 충돌하는 완전탄성충돌의 경우, 운동전후에 계 전체의 운동량과 운동에너지가 보존된다
따라서,
…(생략(省略)) 이다. 에너지 보존 법칙에 따라서 운동에너지 는 위치에너지 로 바뀌게 되므로 이다. 는 충돌직후의 진자의 운동에너지이다.
여기서 는 중력가속도이고, 는 질량중심이 올라간 높이이다.