일반물리학실험 | 철사의 영률 - 광학 지레 이용

 

 

 

TIP

 

 

철사의 한 끝을 고정시키고 다른 끝에 추를 매달아 추로 인하여 늘어난 길이를 측정하여 영률을 구한다.

 

 

 

영률

균일한 물질(분자구조)로 구성된 물질(고체)들은 고유의 특정한 팽창계수를 가진다. 이러한 고체(특히 금속)은 열과 힘에 의해 늘어나는 정도가 다르며 물질마다의 고유한 특성으로 여겨진다. 단면적 S, 길이가 l인 균일한 물질의 막대에 길이 방향으로 힘 F를 작용하면 힘의 방향으로 막대의 길이가 늘어난다. 늘어난 길이를 Δl이라고 하면 단면적당 작용한 힘 F/S는 신장률 Δl/l과 비례관계가 성립한다. 그 비례상수를 영(Young)률이라고 하며 다음과 같이 표현된다.

728x90

 

 

실험 방법

1. 실험 과정

1) 그림 (a)와 같이 장치의 받침대에 있는 수평조절 나사를 조절하여 장치를 연직으로 세운다.

 

2) 그림 (b)와 같이 C면과 B면이 거의 같게 하고 광학 지레의 앞다리를 B면 위에 올려 놓는다.

 

 

3) 레이저 광이 광학 지레에 반사되어 레이저 광이 가리키는 눈금(y₀)을 읽고 추걸이에 질량 m₁인 추를 올려 놓아 이때의 레이저 광이 가리키는 눈금(y₁)을 읽는다.

 

4) 3)과같은 방법으로 추를 하나씩 증가시키며 y₂, y₃, y₄, y₅를 기록한 후, 추를 순서대로 제거하면서 y₀’, y₃’, y₂’, y₁’, y₀’ 을 읽은 다음 기록하고, 평균치

 

5) 줄자로 자에서부터 거울까지의 거리 L을 측정한다. 또 위쪽 철사가 물린 A부터 B까지를 ㎜ 정도까지 여러 번 반복 측정하여 평균치를 시료의 길이 l₀로 정한다.

 

6 )마이크로미터로 철사의 여러 곳을 측정한 후 평균치를 계산하여 철사의 직경을 구한다.

 

7) 광학 지레를 종이에 눌러서 자국을 내고 거울축 두 지점의 연결 직선과 앞 다리와의 수직거리 x를 구한다.

 

8) 식

을 이용하여 실제로 변형된 길이 Δl_i를 계산한다.

 

9) F-Δl의 그래프를 그려 그래프의 기울기 값을 구한 다음 식 Y=(F/S)/(Δl/l) 을 이용하여 철사의 영률을 구한다.

 

 

 

[일반물리학실험]철사의 영률 - 광학 지레 이용 레포트