[자연과학] 일반물리학 실험 – 탄동진자(Ballistic pendulum) 실험

탄동진자를 이용하여 탄환의 속도를 측정해서 에너지 보존 법칙을 확인하고
이해한다.

2. 이론

초기속력 v로 운동하고 있는 질량 m인 탄환이 질량 M인 진자와 충돌한 후, 진자에 박힌 채 높이 h만큼 올라가는 장치를 탄동진자라고 부른다. 올라간 높이 h를 측정해서 박힌 탄환의 초기속도를 결정할 수 있는데, 충돌이 일어나는 동안 역학적 에너지는 보존되지 않으나, 운동량은 보존되기 때문이다. 충돌 전과 후의 운동에너지는 운동량 보존 법칙에 서부터 유도되어 다음의 식이 성립된다.

충돌후에는 역학적 에너지가 보존되며, 진자가 높이 h에 위치했을 때의 운동에너지는 위치에너지 (m+M)gh로 전환되므로,