아주대학교 물리학실험 A+ 충격량과 뉴턴 제3법칙 결과보고서

목차

1. 실험결과
2. 질문
3. 결과 및 토의
4. 고찰
5. 참고문헌

본문내용

이번 실험에서 우리는 물체에 충돌로 인해 생기는 충격량과 운동량의 변화량을 비교해보고 두 물체가 충돌할 때 뉴턴 제3법칙인 작용 반작용 법칙이 성립하는가를 확인해보는 실험을 해보았다.
첫 번째 실험인 운동량의 변화량이 충격량과 동일한지 확인해보는 실험에서 우리는측정을 통해 구한 수레의 충돌시간과 속도 변화량을 통해 운동량의 변화량을 구하고 측정한 값을 엑셀 파일로 만든 후 적분법을 이용해서 충격량을 구했다. 두 값은 각각 0.5185 (N), 0.5115 (N) 이 나오고 운동량의 변화량에 대한 상대오차 값이 –1.36%가 나왔다. 약간의 오차가 나왔지만 이 결과를 통해 우리는 운동량의 변화량이 충격량과 동일하다고 말할 수 있다.
두 번째 실험에선 뉴턴의 제3법칙이 성립하는지 확인하기 위해 두 충돌수레를 충돌시켜 그래프를 만들어 보았더니 시간에 대한 과 그래프가 거의 일치하는 것을 확인해볼 수있으므로 , 즉 작용 반작용 법칙이 성립하는 것을 관찰할 수 있었다. 마지막으로 실험 3에선 충격량과 힘의 관계를 알아보기 위해 3가지 종류의 범퍼인 약한 용수철, 강한 용수철 그리고 고무를 바꿔가면서 동일한 조건에서 최대 힘과 충돌시간을 비교해보았다. 세 범퍼의 충돌 시 힘의 최댓값을 비교해보면 약한 용수철 < 강한 용수철 < 고무 로 측정되고 세 범퍼의 충돌시간을 비교해보면 고무범퍼 = 강한 용수철 < 약한 용수철이다. 이 측정값들을 통해 우리는 충돌시간이 길어질수록 힘의 최대값이 작아지는 것을 확인해볼 수 있었다. 실제로 에어백의 역할을 생각해보면 충돌시간을 최대한 길게 만들어 충돌할때의 힘을 최대한 줄어들도록 하는 것을 생각해볼 수 있다.
또한 고무 범퍼가 용수철 범퍼들에 비해 속도의 변화량이 작아 운동량의 변화량이 작은 것을 확인할 수 있는데 이러한 이유는 용수철은 탄성이 강해 에너지를 저장했다가 다시 충돌수레로 전달하지만 고무 범퍼는 탄성이 용수철에 비해 약하고 흡수한 에너지를 용수철에 비해 적게 돌려주기 때문

참고 자료

물리학실험 제12판/아주대학교 출판부/2018.05/p.61~p.72