[레포트] 기초물리실험-탄동진자에 대해

탄동진자를 사용하여 운동량보존법칙과 에너지보존법칙으로부터 탄환의 초기속도를 유도한다.

2. 이론

질량인 탄알을 질량인 탄동진자에 수평방향으로 속도 로 쏘면 충돌 전 공의 운동량은 충돌 후 탄동진자+탄알의 운동량과 같아지며, 운동량보존법칙(충돌 전후 운동량이 보존된다.)을 확인 할 수 있다.
운동량보전법칙에 의해 식은 다음과 같다.

(:탄알의질량, :탄알의초기속도, :탄동진자의 질량, :탄알이 박힌 뒤의 탄동진자의속도)

탄알이 박힌 탄동진자는 의 속도로 진자의 무게중심이 최대가 되는 까지 올라가게 되는데 최대높이에서는 역학적 에너지보존법칙 때문에 운동에너지는 전부 위치에너지로 바뀌게 된다.
그러므로 역학적 에너지보존법칙에 의해서

따라서 이다. 즉 운동량 보존법칙에 의해서 초기속도 를 구할 수 있다.

여기서 는 진자가 최대일 때 높이이므로

은 진자의 길이이며, 즉 위의 식을 정리하면