고등학교 물리 I 충격량과 운동량

힘–시간 그래프

F–t 그래프에서 그 그래프의 면적이 충격량을 의미한다. F는 충격력이고, t는 충격력의 작용 시간이다. I=Ft 에 따라, 충격량은 충격력에 비례하고 작용 시간에 비례한다. 시간에 따른 물체의 운동량 변화를 보여주는 그래프로써, 물리학에서 충격이나 충돌이 발생했을 때 물체의 운동량 변화를 이해하는 데 사용된다. 충격량 그래프는 충격이 발생하는 시간, 충격의 세기를 표시함으로써 물체의 운동량 변화를 분석할 수 있다.

I=p 이므로, 그 물체가 반작용, 작용한 운동량에 따라 운동 에너지 Ek=p22m을 알 수 있다. 따라서 F–t 그래프에서 역학적 에너지를 구성하는 운동 에너지에 잇따라 퍼텐셜 에너지의 증감을 알 수 있다. 

충격량과 운동량의 관계

충격량과의 관계

충격량(I=Ft)과 운동량(p=mv)은 벡터다. 충격량과 운동량은 I=p=p-p0=mv-mv0 의 관계가 있다. 운동량에 대한 변화량은 오직 한 물체에 대한 운동량 변화량이어야만 한다. 한번의 충돌은 충격량(I)이 일정하다. 충격력(F)은 물체가 받는 평균 힘으로써, 작용 시간이 길 수록 그 평균 힘은 줄어든다.

운동량에 대한 부연 설명

운동량 보존 법칙은

으로, 충돌해도 운동량은 보존된다는 법칙이다. 여러 물체에서도 식은 성립한다. 충돌할 때 탄성, 비탄성, 완전 비탄성 충돌로 나뉜다. 충돌에 따른 물체간 속도 교환시 완전 탄성 충돌이라고 한다. 부딪혔음에도 같은 속도로 운동하는 조건에는, v1 > v > v2 여야만 한다.

분열 실험에서 운동하는 시간이 같을 때, 속도비 = 거리비 = Ek 비 = 1질량비다. 왜냐하면 mv1=mv2 고, t가 같으니 ms1=ms2 가 된다. 또, 작용 반작용에 따라 Ek도 비례하게 되고, 이것은 곧 질량에 대한 반비례도 뜻한다.