10．運動量保存の法則

［目的］２台の力学台車が衝突、結合、反発をするときに運動量保存の法則が成り立っていることを確認する。
[準備] 力学台車(２台)　記録タイマー(２台)・テープ　おもり(４個)　木槌　はかり　木片
クランプ
[操作]
１．台車ＡとＢを衝突させる。
　
２．台車ＡとＢを結合させる。
　
３．台車ＡとＢを反発させる。
　
[留意点・工夫点]
☆１の場合、台車ＡおよびＢの運動を記録するテープは、重ならないよう、車輪で踏まないように注意する。
☆記録タイマーを作動させ、Ａを走らせてＢに衝突させる。
　
☆２の場合、台車の結合部分にマジックテープを使う。粘土・針金を使用する方法もある。
　
☆２の別方法として衝突後合体させるかわりにおもり（砂袋）を途中で載せる方法もある。
　
☆記録タイマーのスイッチを入れた後、台車Ａを手で押し、Ｂに衝突させる。この時Ａを押す距離はなるべく短くすること。
☆テープの打点間隔が大きく変化したところが衝突したところである。
☆台車ＡやＢにおもりを載せることにより質量をいろいろと変化させ、どのような場合でも、運動量の総和が保存されることを確認する。
☆３の場合、反発用バネがスムーズに出てまっすぐ当たることを前もって確かめておく。
☆木槌で反発装置のストッパーを軽く打つと両方の台車が飛び出す。両台車がそれぞれ車止めにあたる衝突音を聞き、同時に聞こえるように台車のスタートの位置を調節する。この際ビニールテープ等でマークをつければ調整しやすい。
☆使用後ゆるんでいるネジなどがないかを確認してから収納する。
＜参考＞
１衝突させるとき･･･台車ＡやＢにおもりを載せることにより質量をいろいろと変化させ、どのような場合でも、運動量の総和が保存されることを確かめる。Ａの質量を 、Ｂの質量を 、衝突前のＡの速度を 、衝突後のＡの速度を 、Ｂの速度をとすれば、
　　の関係になる。
　　＊反発係数ｅを求めてもよい。
　　　
２結合させるとき･･･台車ＡやＢにおもりを載せることにより質量をいろいろと変化させ、どのような場合でも、運動量の総和が保存されることを確かめる。Ａの質量を 、Ｂの質量を 、結合前のＡの速度を 、結合後のＡ、Ｂの速度を とすれば、
　　の関係になる。
３反発させるとき･･･等速度運動の場合、同じ時間の間に動く距離は速さに比例するから、同じ時間の間に動いた距離を速さの比とみなすことができる。
台車ＡやＢにおもりを載せることにより質量をいろいろと変化させると、どのような場合でも、ＡとＢの反発後の運動量の大きさが等しいことを確かめる。（反発前は静止であるから、運動量は０となる。反発後は大きさが等しく向きが逆であるから、運動量の総和は０となる。）
Ａの質量をｍ1、Ｂの質量をｍ2、反発後のＡの移動距離をＸ1、Ｂの移動距離をＸ2、反発後のＡの速度をｖ1、Ｂの速度をｖ2とすれば、
　　　　よりの関係になる。