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  일반물리학실험 | 토크와 회전운동 TIP 1. 회전운동에서의 각속도, 각가속도의 개념에 대해 알아본다. 2. 토크와 각속도 각가속도의 관계에 대해 알아본다. 일정한 모양과 크기를 가진 강체가 고정된 축 O에 대해 회전하고 있는 경우를 고려하자. 이때 회전의 르기를 나타내는 양으로 각속도 w가 사용된다. 각속도의 크기는 단위시간당 강체가 회전한 각을 나타내며 단위는 rad/sec가 된다. 즉 1초에 180도 회전하면 각속도의 크기 w=πrad/sec가 된다. 각속도는 벡터 양이며, 방향은 오른손 규칙에 따라 회전하는 평면에 수직방향으로 정해진다. 만약 처음 반대로 회전하면 각속도의 방향도 반대가 된다. 물체의 이동에서 각속도에 해당하는 양으로 회전에서는 각가속도 α가 사용되며, 그 크기는 단위 시간당 각속도의 변화량을 나타내며 단위는 r.. Engineering/물리학 2020. 12. 18.

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  일반물리학실험 | 기압의 측정 TIP 1. 기압은 온도, 습도 뿐 만이 아니라 실험 현상에 영향을 줄 수 있는 실험 조건으로 모든 실험에서 실험 전후에 측정되어야 하는 물당량이므로 가장 정밀하고 다른 기압계에 Scale을 매기며 표준이 되는 Torricelli 진공을 이용하여 기압을 정밀히 측정하기 위해서다. 2. Fortin의 기압계를 써서 현재의 기압을 측정한다. 포르탕(Fortin) 기압계는 토리첼리(Torricelli)의 진공을 이용해서 기압을 정밀히 측정하는 장치이다. 토리첼리의 실험을 응용하여 프랑스의 포르탕(Fortin)이 만들었다. 포르탕 수은기압계라고도 한다. 주요 부분은 수은조, 부착온도계, 기압눈금 및 부척으로 이루어져 있으며, 기압눈금은 mmHg 또는 mb(밀리바) 단위로 새겨져 있다. 왼쪽 그림은 그 전체를, .. Engineering/물리학 2020. 12. 13.

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  일반물리학실험 | 기압 변화에 따른 현상 TIP 우리는 공기 분자들로 빽빽한 공간 안에 살며, 이 공기 분자들이 가하는 엄청난 압력 속에서 살고 있지만 그 존재를 잊고 산다. 만일 기압이 바뀌면 어떤 일들이 일어날까? 높은 산에서 밥을 하면 쌀이 설익는다는데 그 이유는 무엇일까? 본 실험에서는 기압을 낮추거나 높일 때 일어나는 현상을 관찰함으로써 기압의 역할을 이해하고자 한다. 기압이 달라질 때 물체의 형태나 끓는점이 어떻게 변하는가? 1. 기압 : 대기가 단위면적을 수직으로 누르는 힘을 의미한다. 상층으로 올라갈수록 공기의 양이 적어지므로, 기압도 감소한다. 2. 기압 증가 : 물체 찌그러짐, 끓는점 상승 3. 기압 감소 : 물체 팽창, 끓는점 하강 4. 증기압 : 액체 또는 고체에서 증발하는 압력으로, 증기가 고체나 액체와 동적평형상태에 있.. Engineering/물리학 2020. 12. 10.

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  일반물리학실험 | R-L-C 직렬회로를 이용한 공진주파수 측정 TIP 일정한 진동수의 교류전류가 흐르는 R-L-C 직렬회로의 임피던스를 구하고 그것을 이용하여 공진주파수를 측정한다. R-L-C 직렬회로에서의 공진주파수 R-L-C 직렬회로에서 전류와 전압의 성질은 공진조건을 만들어 낼 수 있다. 물체가 진동하는 외력에 의해 진동할 때, 힘의 진동수가 물체의 고유(공명) 진동수와 일치하면 공명현상이 일어난다. 공명이 일어날 때 진동하는 힘은 물체에 많은 양의 에너지를 전달할 수 있으므로 물체는 큰 폭으로 진동하게 된다. R-L-C 직렬회로의 경우 고유주파수는 한 개이고 진동하는 힘은 교류전원의 전압과 연관도니 진동하는 전기장에 의해 주어진다. 따라서 교류회로에는 에너지가 축전기(C)의 전기장과 코일(L)의 자기장 사이를 교대로 왔다갔다하는 성질이 있기 때문이다. 실험 .. Engineering/물리학 2020. 12. 6.

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  일반물리학실험 | R-L-C 회로를 이용한 교류의 인피던스 측정 TIP 1. 일정한 진동수의 교류전류가 흐르는 R-L-C 직렬 회로의 인피던스를 구한다 2. 교류회로에서 저항, 콘덴서, 코일의 저항 성분인 임피던스를 측정하고, 교류를 구분하는 특성 중 하나인 위상을 측정하여, 임피던스에 따른 위상의 변화를 이해한다. 직류(DC)회로에서 금속 도체 내의 전자는 같은 방향으로 흐른다. 교류 (AC)회로에서는 한 방향으로 잠깐 흘렀다가 방향을 바꾸어 역방향으로 같은 시간동안 흐르고는 다시 방향을 바꾼다. 이러한 변화는 1초에 여러 차례 반복된다. 60Hz의 교류회로에서는 1초에 120번의 방향변화가 일어난다. 이와 같이 교류에서는 전압 E와 전류 I의 순간값은 계속 변한다. 따라서, 전압 E와 전류 I는 다음과 같이 표현할 수 있다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 적당한.. Engineering/물리학 2020. 11. 29.

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  일반물리학실험 | 세차 운동 TIP 토크와 각운동량을 이해하고, 자이로스코프의 세차운동과 장동운동을 관찰한다. 세차운동 연직축에 대하여 약간 기울어진 팽이의 축이 비틀거리며 회전하는 운동을 말한다. 회전체의 온각운동량벡터에 대해 아주 약한 외력의 모멘트가 수직으로 작용하여 생긴다. 천문학적으로는 지구의 자전축이 황도면의 축에 대하여 2만 5920년을 주기로 회전하는 운동과, 인공위성의 공전궤도면의 축이 지구의 자전축에 대하여 회전하는 운동 등이 있다. 이 때문에 천구상의 적도면과 인공위성의 공전궤도면의 교점은 적도를 따라 서쪽으로 이동한다. 이동하는 양은 지구적도 부분의 부푼 정도에 따라 결정된다. 세차운동은 종종 팽이 운동에 비유된다 . 팽이의 중심에 작용하는 지구의 중력과 축의 밑 끝에서 팽이를 버티게 하는 항력의 두 힘이 작용.. Engineering/물리학 2020. 11. 20.

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  일반물리학실험 | 애트우드의 기계 TIP 1. 애트우드의 기계에 대해 알아본다. 2. 물체에 적용되는 힘, 물체의 질량 그리고 물체의 가속도는 서로 어떤 관계가 있는지 알아본다. 물체에 작용한 알짜 힘은 물체의 질량과 가속도의 곱과 같다. 물체의 가속도는 물체에 작용하는 알짜힘에 비례하고 물체의 질량에 반비례한다. 애티우드의 기계란 마찰이 작은 가벼운 도르래와 추를 사용하여, 도르래에 건 실의 양편에 추를 달아 그 움직임을 보고 가속도를 측정하는 실험 장치이다. 실험 방법 실험 1 : 총 질량 상수 1) 바탕화면에 Capstone을 실행하여 Capstone의 장치 도구에서 Hardware Setup icon을 클릭하여 설정 창을 열고 하드웨어 설정 창 안의 Paxco 550 universal interface 그림의 디지털 채널 1을 클.. Engineering/물리학 2020. 11. 17.

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  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 사용하.. Engineering/물리학 2020. 11. 13.

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  일반물리학실험 | 금속의 열용량 TIP 여러 금속이 가진 비열을 이용하여 실험을 하는 것이다. 따라서 본 실험에서는 끓는 물에 담겨져 있는 금속시편을 찬물과 접촉시켜 열평형 도달 후의 최종온도를 측정하고, 계산을 통해 시편의 비열과 열용량을 얻을 것이다. 열량 열의 많고 적음을 나타내는 양이다. 열량의 단위는 칼로리(㎈, 1㎈ = 4.18605J)를 사용한다. 1cal은 물 1g의 온도를 1℃만큼 올리는 데 필요한 열의 양이다. 1g의 물을 열을 가하여 1℃만큼 올리는 데 필요한 열의 양을 1cal 이라고 한다. 예를 들어, 이보다 9배 많은 9g의 물을 열을 가하여 1℃ 만큼 올리는 데는 9cal만큼의 열의 양이 필요하다. 이렇게 열의 많고 적음을 표시하는 양을 열량이라고 한다. 열량은 칼로리(㎈:1㎈=4.18605J)로 표시한다. .. Engineering/물리학 2020. 11. 9.

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  일반물리학실험 | Bungee Jump Accelerations 일반적으로 물체를 떨어뜨리면 물체에는 중력과 공기마찰에 의한 저항력이 작용한다. 자유낙하란 중력 이외의 이러한 저항력들이 없다는 가정하에 일어나는 이상적인 운동을 말한다. 이때의 가속도의 크기 g는 g = 9.8m/s2= 32.2ft/s2으로 일정하며 이를 중력가속도라 말한다. 번지점프를 할 때 초기에는 고무줄의 영향을 받지 않고 자유낙하를 하며 이때의 가속도는 중력 가속도 -9.8로 일정하게 유지된다. 하지만 번지점프의 고무줄이 늘어나기 시작하면 가속도가 변화하기 시작하고, 중력보다 탄성력이 큰 시점에서 가속도가 +가 된다. 결과적으로 가속도는 사람이 여전히 아랫방향으로 떨어지고 있음에도 불구하고 위쪽방향을 향하게 된다. 이러한 배경을 바탕으로 번지점프를 할때에 대한 운동력을 실험을 통해 알아보기로 한.. Engineering/물리학 2020. 11. 6.

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  일반물리학실험 | 위로 던져진 공의 운동 TIP 1. 연직 방향으로 던져진 공의 거리, 속도, 가속도의 데이터를 수집한다. 2. 시간-거리, 시간-속도, 그리고 시간-가속도의 그래프를 분석한다. 3. 시간-거리, 시간-속도 그래프의 가장 적합한 방정식을 찾는다. 4. 시간-가속도의 그래프로부터 평균 가속도를 결정한다. 물체의 운동의 방향과 같은 방향으로 힘이 작용하면 물체의 운동방향은 변하지 않고 속력만 일정히 변하는 등가속도 운동을 하는데 우리가 실험하게 될 위로 던져진 공이 이 같은 운동을 한다. 공을 위로 던지면 작용하는 힘인 중력(공기의 저항과 회전으로 인한 유체역학은 생략한다.)과 반대방향으로 작용하여 점점 속력이 느려진다. 그러다 최 정점에서 속력이 결국 0이 되고 다시 떨어지는데 떨어질 때는 중력과 같은 방향으로 물체가 운동하므로 .. Engineering/물리학 2020. 11. 2.

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  일반물리학실험 | 관의 공명과 음속측정 TIP 관 내부에서 일정한 주파수의 음파가 전파될 때 관의 길이의 변화에 따른 음파의 공명현상을 이해하고 그때의 정상파 모양을 관찰하여 공기중의 음속을 측정한다. 정상파는 한 파동이 줄의 한쪽 끝에서 반사되어 되돌아오는 파동과 원래 진행하던 파동 사이의 간섭에 의해 만들어지는데, 중첩되어 최대 진폭을 가지게 될 때 공명이라고 한다. 한쪽 끝이 막힌 폐관에서, 막힌쪽은 마디, 열린쪽은 배가 되어 L = λ/4가 될 때 기본진동이 일어나고, L = 3λ/4일 때 3배진동, L = 5λ/4일 때 5배 진동이 일어난다. 이를 일반화 시키면 (2n-1)배 진동이 일어날 때 L = (2n-1)λ/4, 즉, λ = 4L/(2n-1)이 된다. [Engineering/물리학] - 일반물리학실험 | 관의 공명에 의한 음속.. Engineering/물리학 2020. 10. 30.

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  일반물리학실험 | 전구연결에 의한 합성저항 측정 TIP 여러 가지 방법으로 연결된 전구의 미지저항을 측정하여 옴의 법칙을 확인하고, 저항의 직렬 및 병렬연결법을 익힌다. 실험에 앞서 우리에게 주어진 실험 기구는 전류계와 전압계 그리고 5개의 전구가 꽂혀있는 전구판, 전구와 전구를 직렬 또는 병렬로 연결 시켜주기 위한 금속 도체 그리고 전기를 보내주기 위한 가변 전원이 있었다. 먼저 실험의 안전을 위해 가변 전원의 전원은 나중에 꽂기로 하였고, 5개의 전구를 직렬로 연결하기 위해 지그재그 형식으로 금속 도체를 꽂아 전구를 모두 직렬로 연결 하였다. 그리고 도선집게를 이용하여 전압계와 전류계 그리고 가변 전원에 연결을 하고 최종 적으로 가변 전원의 코드를 꽂아 50v의 출력전압을 주었다. 직렬로 연결된 전구의 처음과 끝 부분을 측정하여 50v의 총 전류와.. Engineering/물리학 2020. 10. 25.

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  일반물리학실험 | 압력에따른 끓는점변화 TIP 압력의 변화에 따라 물이 끓는 온도를 측정하고 압력과 끓는점의 관계를 알아본다. 압력의 변화에 따른 물의 끓는점, 증발, 승화를 알기 위해서는 먼저 상변화에 대한 이해가 필요하다. 온도가 어느 정도 높은 상태에서는 분자가 서로 얽매이지 않고 자유롭게 움직인다. 이런 상태를 기체 상태라고 한다. 온도가 내려가면 분자가 천천히 움직이면서 분자와 분자 사이에 서로 끌어당기는 약한 힘이 작용한다. 이 힘에 의해 분자의 자유도 압력에따른 끓는점변화가 떨어져서 액체 상태가 된다. 그러나 어떤 분자들은 표면에서 외부 에너지에 의해 움직임이 활발해지면서 분자들을 서로 끌어당기는 힘을 끊고 다시 기체가 된다. 이 현상을 증발이라고 한다. 이 현상은 반대로도 일어나 기체가 응축되기도 한다. 실제로는 증발과 응축이 .. Engineering/물리학 2020. 10. 22.

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  일반물리학실험 | 완전 탄성 충돌 TIP 탄성충돌 실험과 비탄성충돌 실험을 통하여 에너지보존 법칙과 운동량보존 법칙을 이해한다. 완전 탄성 충돌 두 물체가 충돌할 때 충돌 전의 운동에너지의 합과 충돌 후의 운동에너지의 합이 보존되는 충돌을 완전탄성충돌이라고 한다. 반발계수 e가 1인 경우이다. 간단히 탄성충돌이라고도 하고, 물론 충돌 전후의 선운동량의 합은 보존된다. 두 물체가 충돌하면 충돌 전후의 선운동량과 각운동량은 보존된다. 하지만 충돌 전후의 운동에너지의 합은 보존되기도 하고, 열에너지나 소리에너지 등으로 손실되어 운동에너지가 보존되지 않는 경우도 있다. 표면이 매끄럽고 단단하며 이상적인 물체끼리 충돌하여 운동에너지의 합이 보존되는 경우를 완전탄성충돌이라고 한다. 당구공같이 딱딱하고 매끄러운 물체는 반발계수가 높아서 완전탄성충돌에.. Engineering/물리학 2020. 10. 18.

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  일반물리학실험 | 완전 비탄성 충돌 TIP 1. 두 물체가 서로 충돌해서 비탄성충돌이 일어났을 때 운동량과 운동에너지가 어떻게 변하는지 계산하고 이해해보자. 2. 에어트랙을 이용한 비탄성 충돌 실험으로써 충돌 전후에 운동량의 보존됨을 알고 운동 에너지의 감소를 알아 보기위한 실험으로써 운동 에너지는 일부가 소실된다. 에어트랙은 압축 공기를 수많은 작은 구멍을 통하여 분출시켜 글라이더를 뜨게 함으로써 글라이더가 마찰이 없이 움직이게 만들어 주는 장치이다. 따라서 마찰이 없는 이상적인 조건하에서 물체의 병진운동, 진동, 충돌 등을 관찰할 수 있다. 비탄성 충돌 중에서 찰흙 덩어리가 벽에 붙어 버리는 경우나 총알이 나무토막에 박혀서 함께 움직이는 경우와 같이 충돌 후에 두 물체가 한 덩어리가 되어 같은 속도로 움직이는 충돌을 완전비탄성 충돌이라.. Engineering/물리학 2020. 10. 13.

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  일반물리학실험 | 충돌의 해석 - 1차원 충돌 TIP 1. 여러 가지 충돌 양상을 해석하고 충돌 과정에서 선운동량이 보존됨을 이해한다. 2. 탄성, 완전비탄성 충돌의 여러 경우를 실험하고, 이를 해석함으로써 충돌에 대한 이해를 얻는다. 3. 고립계 내에서의 충돌에 있어서는 그 충돌의 종류에 관계없이 계의 선운동량이 보존됨을 이해한다 무마찰 에어트랙 위에 두 개의 글라이더를 올려놓고, 이 두 글라이더의 마주보는 족에 환형자석을 달고 운동시켜 정면 탄성 충돌시킨 후, 두 글라이더의 충동 전후의 속도를 포토게이트 타이머 시스템을 이용하여 측정한다. 한편으로는, 두 글라이더의 마주보는 쪽에 청테이프를 말아 붙인 후 완전비탄성 충돌시키고, 역시 두 글라이더의 충동 전후의 속도를 포토게이트 타이머 시스템을 이용하여 측정한다. 이 두가지 양상의 충돌에서 글라이더.. Engineering/물리학 2020. 10. 6.

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  일반물리학실험 | 힘의 성분 분해 TIP 물체에 작용하는 힘의 크기는 그 힘과 벡터적으로 합하면 그 크기가 같은 두 개의 힘으로 나눌 수 있다. 즉 하나의 힘을 두 개의 서로 다른 힘으로 나누어 볼 수 있고, 그것을 벡터적으로 합하면 원래의 힘이 된다. 힘의 성분 분해는 힘의 합성과 반대로 x-y 평면의 힘 벡터 F는 x 방향의 Fx, y 방향의 Fy의 합으로 나타 낼 수 있다. 즉 F = Fx+ Fy로 나타 낼 수 있는데 이때, Fx=FCOSΘ, Fy=FCOSΘ과 같고 이는 피타고라스 정리에 의해서 COSΘ= Fx/F SINΘ= Fy/F 로 나타낼 수 있다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 실험도구를 준비한다. 2) F를 측정하는 추 걸이에 질량 추를 걸고 3) FY를 측정하는 추 걸이에 질량 추를 걸고 용수철저울과 첫 번째 도르래가 .. Engineering/물리학 2020. 10. 2.