충격량과 뉴턴 제 3법칙

목차

1.실험방법
2.측정값
3.결과 및 토의

본문내용

실험1
1 동역학 트랙의 왼쪽 받침을 40cm 에 고정하고 오른쪽 받침을 120cm 에 고정한다.
2 왼쪽에 운동센서, 오른쪽에 힘 센서를 장착한다.
3 힘 센서에 용수철을 장착한다.
4 수레를 힘 센서 쪽으로 밀어준다.
5 측정한다.

실험2
1 두 개의 수레에 센서를 달고, 용수철을 부착한다.
2 센서의 영점 조절을 하고, 양쪽 수레를 만나도록 다른 방향으로 밀어준다.
3 측정한다.

실험3
1 나무토막을 이용하여 경사를 준다.
2 실험 1과같이 동역학 트랙을 세팅한다.
3 힘 센서에 강한 용수철 범퍼, 약한 용수철 범퍼, 고무 범퍼를 차례로 바꿔 장착하면서 수레를 위에서 떨어지도록 놓으며 측정한다.

결과 및 토의
1. 질문에 대한 토의
질문1. 실험 1에서 운동량 변화량과 힘의 적분의 관계는 기대한 것과 가까운가?
운동량의 변화량은 0.312442 (kg·m/s), 충격량은 0.2857(kg·m/s)가 나왔다. 이 값들을 이용하여 상대오차를 구하는 식을 통해서 구한 결과가 5%안에 들어야 실험이 정확하다고 볼 수 있다. 우리가 한 실험에서는 8.559%가 나왔다. 따라서 오차 값이 5%안에 들어가지 않으므로 실험이 정확하지 않았다고 볼 수 있다.

질문2. 충돌 전 또는 충돌 후의 속도 대 시간의 데이터에서 수레와 트랙의 마찰계수를 예측할 수 있는가?

수평한 면에서 실험한 실험 1의 속도 데이터에서 1.19초에서 속도는 0.31m/s 이고, 1.468 초에서 속도는 -0.3m/s이다. 각각의 시간에서 운동에너지를 구하면(m = 0.512kg) 0.02461121J과 0.023049J이다. 마찰력을 제외한 공기의 저항 등의 에너지 감소를 무시한다면 0.00156J만큼이 마찰력이 한 일이라고 할 수 있다. 일 W=fs 이므로 또 f=uN이므로 W=umgs라는 식을 얻을 수 있다. v t 그래프의 넓이를 통해 s를 구할 수 있고, 중력가속도 g 는 이므로 마찰 계수 u를 구할 수 있다. 그러므로 마찰계수는 예측 가능하다.

참고 자료

없음