운동량 충격량 계산기

운동량은 mv로 방향이 있고, 운동에너지는 ½mv²로 방향이 없습니다. 충돌에서 운동량은 언제나 보존되지만 운동에너지는 완전탄성충돌에서만 보존되고 그 외에는 소리·열·찌그러짐으로 빠져나갑니다. 이 차이가 두 양을 따로 배우는 이유입니다.

충격량을 줄이는 것이 아니라 힘을 줄입니다. 부딪힐 때 운동량 변화(충격량)는 처음 속도와 질량으로 정해져 바꿀 수 없습니다. 하지만 F = Δp ÷ Δt 이므로 멈추는 데 걸리는 시간을 늘리면 힘이 그만큼 작아집니다. 0.05초에 멈출 것을 0.5초로 늘리면 몸이 받는 힘이 십분의 일이 됩니다.

완전탄성충돌은 부딪힌 뒤 튕겨 나가며 운동에너지가 그대로 보존됩니다. 당구공이나 뉴턴의 요람이 가깝습니다. 완전비탄성충돌은 부딪힌 뒤 붙어서 함께 움직이며 운동에너지가 가장 많이 사라집니다. 실제 충돌은 대개 그 사이 어딘가입니다.

완전탄성충돌에서 질량이 같으면 두 물체가 속도를 맞바꿉니다. 뉴턴의 요람에서 한쪽 공을 놓으면 반대쪽 공만 튀어 오르는 것이 이 때문입니다. 식에 m₁ = m₂를 넣으면 첫 항이 0이 되어 서로의 속도가 그대로 넘어갑니다.

뉴턴 운동방정식 계산기(newton-second-law)는 F = ma로 힘과 가속도를 다룹니다. 이 도구는 같은 법칙을 시간으로 본 F = Δp ÷ Δt와 충돌에서의 운동량 보존을 다룹니다. 가속도를 모르고 충돌 시간만 아는 상황에 씁니다.