일반물리학실험 | 완전 비탄성 충돌

 

 

 

TIP

 

 

1. 두 물체가 서로 충돌해서 비탄성충돌이 일어났을 때 운동량과 운동에너지가 어떻게 변하는지 계산하고 이해해보자.
2. 에어트랙을 이용한 비탄성 충돌 실험으로써 충돌 전후에 운동량의 보존됨을 알고 운동 에너지의 감소를 알아 보기위한 실험으로써 운동 에너지는 일부가 소실된다.

 

 

 

에어트랙은 압축 공기를 수많은 작은 구멍을 통하여 분출시켜 글라이더를 뜨게 함으로써 글라이더가 마찰이 없이 움직이게 만들어 주는 장치이다. 따라서 마찰이 없는 이상적인 조건하에서 물체의 병진운동, 진동, 충돌 등을 관찰할 수 있다. 비탄성 충돌 중에서 찰흙 덩어리가 벽에 붙어 버리는 경우나 총알이 나무토막에 박혀서 함께 움직이는 경우와 같이 충돌 후에 두 물체가 한 덩어리가 되어 같은 속도로 움직이는 충돌을 완전비탄성 충돌이라고 한다.

 

충돌 후에 두 물체의 속도가 같아지기 때문에 반발계수는 0이다. 비탄성 충돌을 하면 계의 운동에너지는 열에너지나 소리에너지 등으로 전환되어 감소한다. 따라서 완전 비탄성 충돌의 경우에도 충돌 후에 계의 총 운동에너지는 감소한다. 하지만 충돌 전후의 계의 총 운동량은 보존된다.

 

 

실험 방법

1. 실험 과정

1) 두 글라이더의 질량 m₁과 m₂를 측정한다.

 

2) Air Track을 수평자를 이용하여 수평을 맞춘다

 

3) 포토게이트와 글라이더를 설치한다.

 

4) 글라이더에 플래그와 범퍼를 장착, 구동한다.

 

5) 두 포토게이트를 gate 모드로 놓는다.

 

6) 왼편의 글라이더 1을 두 포토게이트의 중간에 위치시키고 오른편의 글라이더 2를 글라이더 1쪽으로 민다.

 

7) 글라이더 1과 2가 왼편의 포토게이트를 지날 때의 속도를 구하여 운동량이 보존되는지에 대하여 알아본다.

 

8) 글라이더 1이 정지한 경우가 아니고 같이 반대방향으로 움직이는 경우의 실험을 하여보자. 이 경우는 두 글라이더가 포토게이트의 사이에서 충돌하도록 하여야 한다.

 

9) 두 글라이더에 무게를 더 추가하여 각각의 무게에 따라 운동량이 보존 되는지에 대하여 측정한다.

 

 

 

[일반물리학실험]완전 비탄성 충돌 레포트