[공학]물리예비-LAT 충돌
![[공학]물리예비-LAT 충돌-1](http://images.happyhaksul.com/thumb/406/405411-0001.gif)
![[공학]물리예비-LAT 충돌-2](http://images.happyhaksul.com/thumb/406/405411-0002.gif)
![[공학]물리예비-LAT 충돌-3](http://images.happyhaksul.com/thumb/406/405411-0003.gif)
![[공학]물리예비-LAT 충돌-4](http://images.happyhaksul.com/thumb/406/405411-0004.gif)
분야
hwp2. 실험 기구 및 장치
3. 이론
(1) 운동량 보존 법칙
(2) 역학적 에너지 : 탄성충돌과 비탄성충돌
(3) 반발계수
4. 실험방법
⑴ 탄성 충돌 실험
⑵ 비탄성 충돌 실험
주머니 속에서 10원짜리 동전 4개를 꺼내서 ()에서 ()까지 세 개는 붙여놓고 떨어져있는 동전 ()을 동전 을 향해 손가락으로 퉁기자.
그러면 동전 은 동전 옆에 멈춰서고, 동전 이 충돌 전 동전 이 운동하던 방향과 같은 방향으로 퉁겨져 나가는 것을 관찰할 수 있다. 이 경우 ‘과연 충돌 후 움직이는 동전 의 속도는 충돌 전 동전 의 속도와 같은가?’라는 질문이 가능할 것이며, ‘속도가 같다면 이를 설명하는 물리 법칙은 무엇인가?’등의 질문도 가능하다.
다음으로 같은 동전 두 개를 놓고, 양 엄지손가락으로 동시에 같은 힘을 주어 퉁겨보자. 그러면, 충돌 후 서로 반대 방향으로 나아간다. 그러면 충돌 후의 속도는 처음과 비교하면 어떻게 되겠는가?
진흙 두 덩어리나 달걀 두 개로 위의 실험을 반복하면 어떻게 될까?(편의상 [충돌3]이라고 하자) 두 달걀을 동일한 힘으로 밀어서 부딪히게 하자. 그러면 두 달걀은 충돌 후 깨지고 충돌 지점에서 멈춘다. 진흙 두 덩어리도 마찬가지로 충돌 후 한 덩어리가 되어 정지할 것이다. 동전이 부딪히는 경우와 위와 같은 경우의 차이를 물리적인 관점에서는 어떻게 다루고, 어떻게 정량적으로 설명을 해야 하는가?
(1) 운동량 보존 법칙
선운동량이란 움직이는 물체가 지니는 물리량으로 (질량)×(속도)로 주어지며 일반적으로 p로 나타낸다. 질량이 m인 물체가 직선을 따라서 속도 v로 1차원 운동을 할 때 간단히 p=mv 이다. 1차원 운동을 하는 질량이인 물체 A와 물체 B를 생각해보자. 처음 속도가 각각 ,라면 물체 A와 물체 B의 선운동량은 각각 = , = 이며, 이 계의 총 선운동량 p는 두 물체의 선운동량의 합으로 주어진다.
충돌 전후 두 물체가 운동할 때 마찰력이 거의 없고 다른 외력도 작용하지 않는다면 이 계의 총 선운동량은 충돌 전후에 보존되어야 한다. 즉, 충돌 전의 총 선운동량 p와 충돌 후의 총 선운동량 p'은 서로 같다. 충돌 후 물체 A, B의 속도가 각각 이라면 p'은 으로 주어지므로 다음의 식을 얻는다.
(1)
(2) 역학적 에너지 : 탄성충돌과 비탄성충돌
질량이 m이고 속도가 v인 물체의 운동에너지 K는 이다. 마찰이 없는 표면에서 물체 A와 물체 B가 각각 속도 로 충돌할 때의 에너지를 생각해 보자. 물체 A와 물체 B가 수평인 궤도에서 움직인다면 위치
