운동량의 보존

운동량의 보존은 물리학에서 가장 중요한 법칙 중 하나이며 고전 역학의 많은 현상을 뒷받침합니다.

운동량,일반적으로 문자로 표시 피,질량의 곱 미디엄 과 속도 대.운동량 보존의 원리는 물체의 운동량 변화,또는 제 2 의 운동량,0 은 순수한 외부 힘이 적용되지 않는 경우.

반대로,순 외력 또는 에프 그물을 일정 기간 동안 적용하면 그 물체에 대한 운동량이 변경됩니다. 운동량 보존 현상은 또한 충돌 물리학을 연구하는 데 유용한 객체 컬렉션에도 적용 할 수 있습니다.

이 실험의 목표는 움직이는 물체 사이의 충돌을 관찰하여 운동량 보존 원리를 테스트하는 것입니다.

실험실 실험을 탐구하기 전에 운동량 보존의 기본 원리를 연구합시다. 뉴턴의 운동 법칙은 운동량 보존의 원리를 이해하는 데 핵심입니다. 운동 뉴턴의 법칙:자세한 내용은 조브의 과학 교육 비디오를 시청하시기 바랍니다.

모멘텀의 개념은 풀 테이블에 당구 공을 사용하여 설명 할 수있다. 뉴턴의 제 2 법칙은 큐 스틱에 의해 가해지는 순 힘이 가속도를 부여한다고 말합니다 ㅏ 질량 큐볼에 미디엄. 따라서 순 힘은 운동량의 변화를 일으 킵니다.

이 방정식의 미디움은 일반적으로 일정하므로 운동량의 변화는 최종 기준점과 초기 기준점에서의 속도의 차이에 따라 달라집니다. 그리고 속도는 벡터 양이기 때문에 양수 또는 음수 부호는 운동 방향을 나타내는 값에 기인합니다.

큐볼 예에서,이 방정식에서 버지니아로 표시된 시점에서의 초기 속도는 0 입니다. 점에서의 최종 속도는 양수입니다. 따라서,운동량 변화는 스틱에 의해 가해지는 순 힘으로 인해 양수입니다. 그런 다음,공이 포인트 비에서 포인트 씨로 움직일 때,마찰이나 공기 저항과 같은 볼에 작용하는 외부 힘이 없다고 가정하면,0 은 0 이 될 것입니다.

운동량은 고립된 시스템에서만 보존될 수 있다.

이제 큐볼이 포인트 씨에서 이동하고 포인트 디에서 테이블 측면을 치면 최종 속도가 0 이됩니다. 따라서 공이 큐 스틱에 맞았을 때와 동일한 크기를 유지하면서 운동량 변화는 음수가 됩니다. 마지막으로,때 당구 공 리바운드 벽,포인트 전자에서의 최종 속도 부정적인 방향 변경으로 인해. 우리는 지점의 초기 속도가 0 이라는 것을 알고 있으므로 운동량의 변화는 운동 방향의 변화 때문에 음수로 남아 있습니다.

이러한 운동량 변화와 보존 현상은 두 개의 풀 볼 사이와 같이 충돌을 연구하는 데 유용합니다. 이 경우 두 개의 볼을 함께 격리 된 시스템으로 취급 될 것입니다. 따라서 충돌 전 시체의 초기 모멘텀의 합은 그 이후의 최종 모멘텀의 합과 같습니다. 또한 한 몸체의 운동량 변화는 뉴턴의 제 3 법칙을 반영하는 다른 몸체와 동등하고 반대 일 것입니다.

이러한 풀 볼 충돌은 탄성 간주 될 수 있습니다,운동량과 운동 에너지 또는 애 모두 것을 의미,시스템의,보존된다;그러나 이것은 항상 그런 것은 아니다. 사실,자동차 충돌과 같은 더 일반적으로 발생하는 충돌은 비 탄력적이며 충격 중에 일부 운동 에너지가 손실되기 때문에 운동량 보존을 따르지 않을 수 있습니다.

이제 우리는 운동량 보존의 원리를 검토 한 것을,의이 개념은 거의 마찰 트랙에 글라이더의 충돌을 포함하는 실험에 적용 할 수있는 방법을 살펴 보자.

이 실험은 균형,두 개의 포토 게이트 타이머,동일한 질량의 두 글라이더,추가 무게,공기 공급 장치,범퍼가있는 에어 트랙 및 눈금자로 구성됩니다.

먼저 저울을 사용하여 글라이더의 질량,추가 무게를 측정하고 이러한 값을 기록하십시오. 그런 다음 공기 공급 장치를 공기 트랙에 연결하고 켭니다. 에어 트랙은 글라이더에 외부 힘이 될 것이다 마찰의 양을 줄이기 위해 사용됩니다.

이제 글라이더 하나와 포토게이트 타이머의 구성 요소를 트랙에 배치하여 타이밍 과정을 숙지하십시오. ‘게이트’설정으로 타이머를 설정하고 포토 게이트를 향해 글라이더를 밀어 넣습니다. 글라이더 위의 깃발이 포토게이트를 통과할 때,그 깃발은 통과 시간을 기록합니다. 깃발이 10 센티미터 길다는 것을 알고,이 거리를 측정 된 시간으로 나누어 글라이더의 속도를 얻으십시오.

글라이더가 원거리 범퍼에서 튕겨 나와 다시 포토게이트를 통과합니다. 포토 게이트는 초기 운송 시간을 표시하고 반환 운송 시간을 표시하는’읽기’설정으로 전환 할 수 있습니다. 초기 및 왕복 여행 중에 글라이더의 속도를 측정하는 과정을 반복하여 프로세스에 익숙해집니다. 속도는 벡터 양이기 때문에 초기 방향이 양수이고 반환 방향이 음수가되도록하십시오.

첫 번째 세트의 오른쪽에 있는 트랙에 두 번째 글라이더와 포토게이트 타이머를 놓습니다. 글라이더 2 가 멈춘 상태에서 글라이더 1 을 밀어 두 개가 충돌합니다. 글라이더 1 의 초기 속도와 각 글라이더의 최종 속도를 기록합니다. 모멘트는 충동력이 가해지고 시스템이 분리된 후에 측정되고 있음을 주목하라. 이 절차를 세 번 반복하여 여러 데이터 세트를 가져옵니다.

그 다음,글라이더가 원래 위치에 있는 상태에서 글라이더 2 에 질량을 두 배로 하는 가중치를 추가로 놓습니다. 이 질량 구성에 대해 이전 속도 측정 세트를 반복하고이 값을 기록하십시오.

마지막으로 글라이더를 원래 위치로 재설정하고 글라이더 2 에서 추가 가중치를 제거합니다. 이 측정 세트의 경우,글라이더 2 는 두 글라이더가 충돌 전에 푸시를 받도록 초기 속도를 부여받습니다. 각 글라이더의 초기 및 최종 속도를 기록하고 이 절차를 세 번 반복합니다.

처음 움직이는 동일한 질량과 글라이더 1 을 포함하는 첫 번째 실험에서 글라이더 1 은 글라이더 2 와 충돌 한 후 거의 완전히 멈 춥니 다. 그리고 충돌 후 글라이더 2 의 속도는 충돌 전 글라이더 1 의 속도와 유사합니다. 따라서 한 글라이더의 운동량 변화는 동일하며 다른 글라이더의 운동량 변화와 반대이며,이는 예상대로 뉴턴의 제 3 법칙

의 좋은 예이며,전체 시스템의 초기 및 최종 모멘트는 거의 동일하며 운동량 보존을 반영합니다. 이러한 모멘트 값의 불일치는 측정 오류 및 트랙이 완전히 레벨이되지 않는 것을 포함하여 이러한 유형의 실험에 대해 예상되는 오류와 일치합니다.

불평등 질량을 포함하는 두 번째 실험의 경우,글라이더 1 은 무거운 글라이더와의 충돌 후 휴식을 취하지 않고 글라이더 2 에 약간의 운동량을 부여한 후 방향을 뒤집습니다.

다시 한번,글라이더의 운동량 변화는 동일하고 반대이며 전체 시스템의 운동량은 보존됩니다. 시스템 운동량뿐만 아니라 초기 및 최종 운동 에너지는 거의 보존됩니다. 이는 충돌이 거의 탄력적이어서 외부 마찰력이 무시할 수 있기 때문입니다.

반대 방향으로 움직이는 동일한 질량의 글라이더를 포함하는 세 번째 실험의 경우,글라이더는 유사한 초기 모멘텀을 가지고 있으며,모멘텀의 크기를 유지하면서 충돌 후 방향을 뒤집습니다.

초기 및 최종 운동량 값의 불일치가 필요한 추가 속도 측정 및 마찰로 인한 잠재적으로 더 큰 손실로 인해 이전 실험보다 약간 크지 만 전체 시스템 운동량은 보존됩니다.

운동량 보존의 원칙은 일반적으로 고려되지는 않지만 모든 활동과 행사의 매너에서 두드러진다. 모멘텀 보존없이 로켓 추진 가능하지 않을 것입니다. 처음에는 로켓과 그 연료가 움직이지 않고 운동량이 0 입니다.

그러나 질량과 운동량을 모두 가진 소비 연료를 빠르게 배출함으로써 로켓은 폐기 된 연료의 반대 방향으로 추진 된 결과로 위로 추진됩니다. 이 로켓은 추력을 생성하고 아무것도에 대해 추진하지 않고 공기 또는 공간에서 추진 할 수있는 방법을 설명합니다.

총기의 배출은 운동량 보존과 주목할만한 관련이 있습니다.

로켓 연료 시스템과 마찬가지로 총기 탄약 시스템도 휴식 상태에서 시작됩니다. 탄약이 엄청난 속도로 총기에서 발사 될 때,반대 운동량이 있어야합니다. 이것은 반동으로 알려져 있으며 매우 강력 할 수 있습니다.

당신은 모멘텀 보존에 대한 조브의 소개를 보았습니다. 이제 모멘텀 보존 원리를 이해하고 이것이 문제를 해결하고 충돌의 물리학을 이해하는 데 어떻게 적용될 수 있는지 이해해야합니다. 언제나처럼,시청 해 주셔서 감사합니다!