충돌 실험실

개념 정리

두 물체가 충돌할 때 서로 주고받는 힘은 크기가 같고 방향이 반대예요(작용·반작용). 그래서 외부 힘이 없으면 총 운동량은 항상 보존돼요.

반발 계수 e는 충돌 후 멀어지는 속력과 충돌 전 가까워지는 속력의 비율이에요.

e = 1 완전 탄성 충돌: 운동 에너지도 보존돼요.
0 < e < 1 비탄성 충돌: 운동 에너지 일부가 열·소리로 바뀌어요.
e = 0 완전 비탄성 충돌: 두 물체가 붙어서 함께 움직이고, 에너지 손실이 가장 커요.

탐구 활동

1. 탐구 1 ‘같은 질량 · 정지한 수레’를 실행해 보세요. 충돌 후 두 수레의 속도는 어떻게 되나요?
2. 탐구 2 ‘완전 비탄성(붙음)’에서 충돌 후 속도를 운동량 보존으로 먼저 계산해 보고, 운동 에너지가 몇 % 사라지는지 확인하세요.
3. 탐구 3 ‘무거운 → 가벼운’과 ‘가벼운 → 무거운’을 비교해 보세요. 부딪힌 수레가 되튕겨 나오는 것은 언제인가요?
4. 탐구 4 반발 계수를 0, 0.5, 1로 바꿔 가며 같은 실험을 해 보세요. 질량 중심의 속도는 충돌 전후에 변하나요?