일반물리학실험 | Interface 실험 - 자유낙하

 

 

 

TIP

 

 

1. Interface를 통하여 각종 실험들의 측정값과 결과를 얻어내는 방법을 이해하는 것이 이 실험의 주목적이다.
2. DataStudio라는 프로그램을 이용하여 여러 가지의 센서들을 연결시키는 방법과 연결 한 후에 실험을 한 후 얻을 수 있는 측정값 및 결과들을 어떻게 확인 하는 지에 대해 알아보려고 한다.
3. Interface를 통한 측정방법을 이해한다.
4. 자유 낙하 운동하는 물체의 운동을 이해하고, 중력가속도의 값을 측정한다.

 

 

 

DataStudio

DataStudio는 750 인터페이스에 연결된 센서에서 감지된 데이터를 표시, 분석, 저장하는 프로그램이다. 이러한 소프트웨어는 PASCO 인터페이스 및 센서와의 작업을 통해 데이터를 수집하고 분석한다. 사용자는 DataStudio를 사용하여 일반 과학, 생물학, 화학, 물리학에서 모든 등급의 실험을 생성하고 수행할 수 있다.

 

750 Interface USB : 1,2,3,4, A,B,C 가 써져 있는 연결잭에 실험에 필요한 센서들을 연결한다.

 

1. DataStudio 사용하기

DataStudio는 실험 중에 데이터를 수집하고 표시한다. 실험을 구성하는 과정은 간단하다. 센서를 인터페이스에 연결한 후 소프트웨어를 구성하면 된다. DataStudio는 Digit display, Meter, Graph, Oscilloscope를 포함하여 데이터를 볼 수 있는 다양한 방법을 제공한다. 다음과 같은 몇 가지 방법을 적용하여 DataStudio를 사용할 수 있다.

① 사전 구성된 실험을 불러온다.

② 사전 설계된 워크북을 불러온다.

③ 전자 워크북을 생성하거나 실험을 구성한다.

 

 

Photogate Timer System

Photogate Timer는 0.1 ms의 정확도로 시간간격을 측정할 수 있는 다용도의 디지털 시간 계측기이다. 한 쪽 팔에 위치한 LED(light emitting diode)에서 나오는 매우 가는 적외선이 반대쪽에 위치한 적외선 검출기를 향하도록 구성되어 있다. 이 사이로 물체가 지나가면 물체가 적외선을 차단하는 동안의 시간간격을 Counter로 측정하여 그 값을 초(s) 단위로 액정 화면에 나타낸다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) DataStudio 및 750 Interface USB 컴퓨터와 연결하기

① 750 Interface USB를 컴퓨터에 연결한다

② DateStudio를 실행시키고 750 Interface USB를 연동시킨다.

 

2) DataStudio 시작하기

① DataStudio를 실행하면 화면에 4가지 옵션이 나타난다

가. Open Activity : 기존 파일을 연다

나. Create Experiment : 새로운 실험을 생성한다.

다. Enter Data : 데이터를 수작업으로 입력한다.

라. Graph Equation : 수식을 입력하여 그래프로 표시한다.

 

3) 센서 연결

① 각 실험에 필요한 센서를 750 Interface USB에 연결시킨다

② DataStudio 상에 나타나는 750 Interface USB 모형에서 실제로 연결한 잭 부분을 클릭하여 연결한 센서의 종류를 선택한다.

③ 본 실험에서는 중력가속도 실험을 해볼 것이기 때문에 Time of Filght receptor pad 와 Timer Switch를 연결한다.

 

4) Display 설정하기

① 3.14(숫자) : 실험에서 나타나는 데이터의 수치를 실시간으로 보여준다

② FFT : 데이터의 스펙트럼 분해 결과를 보여준다.

③ 히스토그램 : 처리된 데이터 포인트들을 ‘빈’에 표시한다.

④ 오실로스코프 : 실험에서 나타난 수치를 그래프로 보여준다.

 

5) 실험하여 측정하기

① 낙하지점에 Time-of-Flight recepter & Timer Switch를 설치하고 그 위에 time plate를 올려놓고 photogate timer에 잭을 연결한다.

② photogate를 plue mode에 맞춘다.

③ 100㎝ 위에 photogate를 고정시키고 Datastudio의 start버튼을 누르고 각각 공들을 3회씩 낙하시켜서 떨어지는 시간을 측정한다.

 

6) 공들의 무게 및 반지름 측정하기

① 각각 골프공, 쇠공, 플라스틱 공을 저울에서 질량을 측정한다.

② 자를 이용하여 각각의 반지름을 측정한다.

③ Interface에 기록된 낙하 시간과 (2)에서 측정한 공의 정보를 바탕으로 중력가속도를 계산한다.

④ 자유 낙하 장치를 0.9m 높이에 고정한 뒤, 과정 (2), (3)을 1회 반복한다.

 

 

 

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