[자연과학]일반물리학 experiment(실험) - 운동량과 에너지 보존
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작성일 22-02-18 19:11본문
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θ〓0에서의 진자의 에너지는 운동 에너지뿐이고 진자가 최대 높이에 도달했을 때에는 위치 에너지 뿐이다. 충돌후 진자의 속도를 vp, 쇠구슬과 진자의 합쳐진 질량을 M이라고 하면 운동량 보존 법칙은 다음과 같이 나타낼 수 있다
(9.1)
충돌전후의 역학적 에너지는 보존되지 않지만 충돌 후 진자의 에너지는 보존되어야 한다.[자연과학]일반물리학 experiment(실험) - 운동량과 에너지 보존
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일반물리학 실험 - 운동량과 에너지 보존
실험 목적
탄동진자(ballistic pendulum)를 이용하여 비탄성 충동일 때 운동량 보존 법칙을 확인하고 에너지 손실을 계산한다.
(9.4)
충돌전 쇠구슬의 속도를 구하기 위하여 그림 9.2와 같이 실험 테이블 밖을 향해 수평으로 쇠구슬을 발사 한다.
…(To be continued )
실험결과/물리
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설명
다.
실험 원리
a. 질점으로서 진자
그림 9.1과 같이 정지해 있는 진자가 질량이 m이고 속도가 vb인 쇠구슬과 충돌한 후 합쳐져서 진동하는 경우를 생각하자. 쇠구슬과 진자는 비탄성 충돌을 하였으므로 운동량은 보존되지만 역학적 에너지는 보존되지 않는다. 그리고 쇠구슬이 날아간 수평거리x는
(9.6)
이므로,충돌 전 쇠구슬의 운동량은 다음과 같이 된다된다. 에너지 보존법칙에 의해서 이 두 에너지는 서로 같은 양이므로 다음 식을 얻을 수 있다
(9.2)
여기서 Δhcm 은 진자가 도달할 수 있는 최대 높이이다. 회전축에서 진자의 질량중심까지 거리가 Rcm 이라면 최대 높이는 다음과 같다
Δhcm〓Rcm(1-cosθ)
그러므로 충돌 후 진자의 운동량은 다음과 같이 된다된다. 바닥으로 떨어지는 쇠구슬의 운동에 대한 수직 성분(成分)만을 고려하면 자유 낙하 운동과 같으므로 바닥에 떨어지는데 걸리는 시간을t라 하면 쇠구슬이 떨어진 높이 y는
(9.5)
이 된다된다.