물리 · 역학 / 원리와 탐구
일차원 충돌 실험 해설
두 수레가 부딪히면 각각의 속도는 달라져도 두 수레를 함께 보았을 때 보존되는 양이 있습니다. 질량·초기 속도·반발계수를 바꾸어 충돌 전후의 운동량과 운동에너지를 비교해 보세요. 튕겨 나오는 충돌과 달라붙는 충돌을 같은 기준으로 해석할 수 있습니다.
어떤 원리인가요?
외력이 없으면 총운동량이 보존돼요. 운동에너지는 e = 1일 때 보존돼요.
핵심 관계
m₁u₁ + m₂u₂ = m₁v₁ + m₂v₂ · v₂ − v₁ = e(u₁ − u₂)
이렇게 관찰해 보세요
- 두 수레를 충돌시켜 속도 화살표를 살펴봐요. e = 1은 탄성, e = 0은 완전 비탄성이에요.
- 주황 수레는 1 kg으로 고정해요. 탄성 충돌에서 파란 수레 질량을 1 kg, 2 kg, 3 kg으로 바꾸어 기록해요.
- 두 질량을 1 kg, 초기 속도를 3 m/s와 0 m/s로 고정해요. e = 1과 e = 0을 비교해요.
결과를 읽는 기준
e = 1인 탄성 충돌에서 보존되는 것은?
탄성 충돌은 총운동량과 총운동에너지를 모두 보존해요.
모형의 범위와 한계
외력, 마찰, 회전이 없는 일차원 두 물체의 한 번 충돌이에요. 반발계수는 0~1로 제한해요. 변형 과정은 생략하고 접촉 순간에 속도를 바꿔요. 화면은 수레를 따라 축척을 조절해요.