속도변화량을 구하는 방법과 질량에 따른 속도변화량

Question

속도변화량은 어떻게구하면될까요?같은 속도일때 질량이 더 크거나 작을수록 속도변화량이 작거나 큰 이유가 뭔가요?

쉽게 설명부탁드려요

Answer 1

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

기차와 차량이 충돌하는 동안 충격량은 같으므로 기차, 차량 각각 운동량의 변화량의 크기가 같게 됩니다.

기차의 질량이 100kg이고, 차의 질량이 1kg이라고 생각하고, 충격량(운동량의 변화량)이 100 이라면 기차는 속도의 변화량이 1이고, 차는 100이라고 볼 수 있습니다. 즉, 차량의 속도가 더 크게 변하죠.

엄밀하게는 운동량 보존 법칙과 에너지 보존법칙을 사용하여 구할 수 있습니다. (혹은 완전 탄성 출동의 경우 충돌 전후 상대속도의 비율이 같음을 이용할 수 있습니다.)

기차와 자동차가 정면으로 충돌할 경우, 충돌 전에 운동량은

MV-mv가 됩니다. (M:기차 질량, V:기차 속력, m:차 질량, v:차 속력)

만약 기차질량이 차량질량보다 훨씬 크다면 그대로 밀고 나갈 것이며, 차량은 튕겨져 나갑니다.

이 때 운동량은 MV'+mv'가 됩니다.

그리고 운동 에너지도 충돌 전 후로 같으므로 이를 이용하여 V'과 v'을 V와 v로 표현할 수 있죠. 이것은 직접 해보시는 것이 좋을 듯 합니다.