1. 실험목적
Carts를 이용하여 각종 힘의 보존에 대해 실험으로 증명해본다.
다른 각의 기울기의 경사면에 대해 용수철의 진동 주기와 mass system의 이론적인 값과 비교한다.
2. 실험이론
(1) 비탄성 충돌
거리의 일반인들에게 있어서 충돌은 일종의 자동차 사고를 연상케 할 것이다. 우리는 그 러한 관점을 확장하여, 두 물체 사이의 강한 상호작용이 짧은 시간 동안 작용하는 경우를 취급할 것이다. 그러한 보기로서 자동차 사고, 당구대 위의 당구치기, 원자로 속에서 중성 자의 감속문제, 핀을 치는 볼링 공, 사막에 떨어지는 별똥별, 우주탐사선의 토성 근접비행 등의 문제를 취급할 것이다.
내부의 상호작용력이 외력보다 아주 큰 경우에는, 외력을 무시하고 그 계를 고립계로 취 급할 수 있다. 얼음판 위에서 두 대의 자동차가 미끄러지며 충돌하는 경우가 좋은 보기가 될 수 있다. 두 대의 자동차가 마른 포장도로 위에서 충돌하는 경우에도, 충돌시에 자동차 사이의 작용력이 타이어와 포장도로면 사이의 마찰력보다 매우 클 경우는 고립계로 취급할 수 있다.
물체 사이의 작용력이 보존력일 경우 충돌 전후에 계의 총 운동에너지는 동일하다. 이러 한 충돌을 탄성 충돌(elastic collision)이라고 한다. 두 개의 강철구나 당구공의 충돌은 거 의 완전 탄성 충돌이고, 원자보다 작은 입자들의 충돌은 언제나 그렇지는 않지만 탄성 충 돌이다. 위 그림(가)는 탄성 충돌의 모델을 보여 주고 있다. 물체끼리의 충돌이 일어나는 경우에는 순간적으로 용수철이 압축되어 원래의 운동에너지의 일부가 탄성 퍼텐셜에너지로 바뀐다. 그런 다음에는 용수철이 팽창하여, 두 물체가 서로 떨어지면서 퍼텐셜에너지는 운 동에너지로 변한다. 충돌 후의 운동에너지가 충돌 전의 운동에너지보다 작은 경우의 충돌을 비탄성 충돌 (inelastic collision)이라고 한다.
참고자료
『일반물리학』, 김용은 외 , 테크 미디어 , 2002 , pp : 124 ~ 129 , 214 ~ 218
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