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물리 | 완전 비탄성 충돌과 역학적 에너지 보존을 이용한 총알의 속력 구하기

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작성자 캠프 담당자 작성일17-06-07 16:50 조회7,242회 댓글0건

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국립중앙과학관 세종과학실험 토론캠프​​

 

완전 비탄성 충돌과 역학적 에너지 보존을 이용한 총알의 속력 구하기

 

 


1. 실험목표


완전 비탄성 충돌에서의 운동량 보존법칙과 충돌한 진자의 역학적 에너지 보존을 이해하고 이를 이용하여 충돌직전 총알의 속력을 구한다.

 

2. 실험기구


BB탄 총, BB탄 총알, 찰흙, 명주실, 스탠드, 클램프, 눈금이 표시된 스크린(B3 우드락, 모눈종이), 저울, 줄자 (속도측정기)

 

 

 

3. 실험방법


(1) 찰흙을 적당한 크기로 잘라내어 구형으로 뭉치고 질량을 측정하여 표1에 기록한다.

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그림1. (좌) 찰흙의 질량을 측정 (우) 찱흙을 스탠드에 걸어놓은 모습

 

(2) 뭉쳐진 찰흙진자를 질량을 무시할 수 있는 명주실에 연결하여 스탠드에 고정하고 줄의 길이를 측정하여 표에 기록한다.

 

(3) 찰흙을 앞뒤로 움직여 스탠드가 견고하게 고정되었는지 확인힌다.

 

(4) BB탄 총알과 총을 준비하고, 비비탄의 질량을 측정하여 표1에 기록한다

이 때 총알을 측정할 저울의 최소눈금이 크면 총알의 칠량을 측정한 후 총알의 개수로 나누어 총알

하나의 평균질량을 계산하여 사용한다.

 

(5) 찰흙진자를 정지시키고 진자와 총알의 충돌방향에 수평한 방향으로 눈금이 표시된 스크린을 설치한다.

 

(6) 총을 찰흙진자의 중심을 향해 겨누고 최대한 수평으로 발사한다.

 

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그림2. 수평으로 발사하기 위해 찰흙을 향해 겨누고 있는 모습

 

 

(7) 충돌 후 총알과 한 덩어리가 된 찰흙진자의 운동을 관찰하고 부드러운 호를 그리며 진자 운동을 한다면 수평으로의 최대 이동거리를 읽어 표2에 기록한다.

 

(8) 이 때, 총알의 발사 방향이 수평이 아니거나 총알이 찰흙진자의 중심과 충돌하지 않으면 충돌 후 불규칙한 진동을 하여 최고점의 높이를 계산하는데 어려움이 발생할 수 있다.

 

(9) 총알을 제거한 후 같은 실험을 5번 반복하여 표2를 완성한다.

 

(10) 충돌 전 총알의 운동에너지와 충돌 후 한 덩어리가 된 총알과 찰흙의 운동에너지를 계산하고 둘 사이의 차와 함께 표3에 기입한다. 



 

 

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