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  일반물리학실험 | 평판의 굴절률 측정 TIP 굴절과 반사 특성을 이용하여 투명 평판의 굴절률을 측정한다. 투과광에 의한 굴절률 측정 소개 입사한 광선의 일부는 반사된다. 유리면에서부터 튀어나오듯이 멀어져 갈 수 있다. 나머지는 표면에서 굴절이된다. 유리면을 통과해서 그 안으로 들어갈수 있다. 광선이 경계면에 수직으로 입사한 경우를 제외하고는 모든 경계면에서 광선의 진행 방향은 항상 바뀐다. 입사광선이 경계면을 만나 휘어진다. 실험 방법 1. 투과광에 의한 굴절률 측정 방법 1) 실험판에 광학용 레일을 M6나사를 이용하여 흔들리지 않게 고정한다. 2) 그림과 같이, 광학용 레일의 맨 왼쪽 끝에 레이저를 놓고, 그 앞에 실틈을 두고, 레일의 맨 오른쪽에 각도판을 정렬한다. 3) 각도판의 중심선에 실핀을 끼우고, 각도판의 외부회전판에 스크린을 세.. Engineering/물리학 2020. 9. 27.

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  일반물리학실험 | 토크의 합성과 분해 TIP 물체가 역학적 평형을 유지할 때 물체가 받는 토크의 합이 0이 되어야 함을 확인하고 물체의 평형 조건을 이해한다. 토크 [torque] (=돌림힘) 물체에 가해진 합력이 0이 아니면 물체는 가속도를 얻어 속도가 바뀐다. 이와 마찬가지로 어떤 중심축에 대해 물체에 토크가 가해지면 그 축을 중심으로 물체의 회전상태, 각 운동량이 바뀐다. 비틀림모멘트라고도 하며, 단위는 N·m(뉴턴미터) 또는 ㎏f·m(킬로그램힘미터 또는 킬로그램중미터)를 사용한다. 중심축이 고정되어 있고 축과 거리가 떨어진 곳에 힘이 작용할 때, 작용하는 힘이 중심축을 향하는 방향이 아니면 토크가 생긴다. 그림에서 반지름 r인 원형단면을 가지는 회전체가 축 'O～O'로 받쳐져 있는 경우, 원주의 접선방향으로 힘 F가 작용하고 있다면 .. Engineering/물리학 2020. 9. 16.

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  일반물리학실험 | 구면 수차 그림과 같은 구면렌즈에서는 근축광선과 원축광선의 초점이 다르기 때문에 구면수차가 발생한다. 이는 렌즈의 중심부의 곡률과 바깥부분의 곡률이 다르기 때문에 입사하는 평행광이 법선과 이루는 각도가 다르기 때문에 나타난다. 이로 인해 원축광선은 원축광선보다 가까운 위치에 초점을 맺게 되며 근축광선은 원축보다 먼 점에 초점이 맺히게 된다. 이 때 근축광선과 원축광선의 초점의 위치에 따른 거리는 종구면수차라고 한다. 이 실험에서는 종구면 수차의 관측을 목표로 한다. 종구면수차의 관측을 위하여 지름 1㎜의 핀홀을 사용하여 근축광선의 초점거리를 측정하고 지름 10㎜와 30㎜의 구면수차판을 이용하여 원축광선의 초점거리를 측정한다. 또한 초점거리가 50㎜, 250㎜의 두 렌즈를 이용하여 구면수차를 측정한다. 실험 방법 1.. Engineering/물리학 2020. 9. 10.

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  일반물리학실험 | 고체 비중 및 액체 밀도 TIP Archimedes 원리를 응용한 Jolly 용수철저울을 사용하여 고체의 비중을 측정하고 Bernoulli 방정식을 이용하여 Hare 장치로부터 액체의 밀도를 측정한 후 문헌 값과 비교함에 있다. 실험 방법 1. 고체의 비중 ① Jolly의 고체 비중 측정장치에 용수철을 매달고 용수철과 거울자가 평행하도록 반사되는 상을 이용하여 다리를 조정한다. ② 측정고리를 용수철에 매달고 P와 거울의 상 P`가 일치할 때 측정고리의 지표(P)가 가리키는 기준 눈금 y0를 읽는다. ③ 가동 받침대를 고체 시료가 닫지 않도록 충분히 내려 놓은 후 측정고리에 고체시료를 걸어 측정고리 지표(P)와 거울의 상(P`)이 일치하는 눈금 y1을 읽는다. ④ 200㏄의 물을 넣은 비커를 가동 받침대 위에 올려놓은 후, 고체 .. Engineering/물리학 2020. 9. 7.

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  일반물리학실험 | 포토게이트 경사면에서의 운동 TIP 마찰이 없는 경사면을 따라 운동하는 물체의 가속도를 측정하고 이를 이용하여 중력가속도를 구한다. 경사면을 내려가며 등가속도 운동을 하는 물체의 이동거리는 마찰이 있지만 이번 실험에서는 마찰이 없는 경사면을 운동하는 물체의 가속도를 측정하고 이를 이용하여 중력가속도를 구한다. 경사면을 따라 내려가며 등가속도(a) 운동을 하는 물체의 이동거리(s)는 다음과 같다. 초기위치는 0으로 하였다. 따라서 경사면을 따라 내려오는 시간 와 이동거리 를 측정하면 물체의 가속도를 구할 수 있다. 경사각을 라 하고 경사면에 마찰이 없다면, 물체의 가속도와 중력가속도와의 관계는 다음과 같다. a = gsinθ 본 실험에서는 마찰이 없는 경사면을 따라 운동하는 물체의 가속도를 측정하고 이를 이용하여 중력가속도를 측정한다.. Engineering/물리학 2020. 9. 3.

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  일반물리학실험 | 교류 회로와 수동 소자의 이해 TIP 1. 맥놀이 2. RC 회로(R =502.3Ω, C = 224.7nF) 3. RL 회로(R = 50Ω, 2200µH) 맥놀이 맥놀이란 주파수가 비슷한 두 개의 파동이 간섭을 일으켜서 새로운 합성파가 만들어지는 현상이다. 새롭게 만들어진 합성파는 원래의 주파수의 중간값을 가지며 주기적으로 세기가 변화한다. 수학적으로 나타내면 가 합성되면 합성파는, 으로 나타난다. 이것을 해석하는 방법은 cos 항은 이 파의 전체적인 모양을 결정하고 sin 항은 진폭을 변화시키는 것으로 해석하는 것이다. 우리가 사용한 파는 Ch 1은 1.84V, 진동수 619.0Hz를 가진 파이며, Ch 2에서는 4.88V, 진동수 620.4Hz를 가지는 파였다. 위 식에 따라 계산을 해보면 이론적으로 전체적인 파의 진동수는 약 8.. Engineering/물리학 2020. 8. 30.

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  컴퓨터로 하는 물리학실험 | 뉴턴의 제2법칙 TIP 힘과 가속도의 관계에 대해서 알아보고 힘과 질량의 관계에 대해 알아본다. 물체의 가속도는 알짜 힘과 같은 방향이며 비례하고 질량에 반비례한다. 식에서 a는 가속도이고, Fnet은 계의 알짜 힘이고, m은 운동하는 물체의 질량이다. 질량 m을 가진 물체와 실로 연결 된 카트에 적용 되는 힘과 질량 그리 고 가속도의 관계는 식으로 주어진다. 여기서 T는 카트와 물체 사이에 연결 된 실의 장력이며 M은 카트의 질량이고 m은 물체의 질량이며 g는 중력 가속도이고 a는 계의 가속도 이다. 단 마찰력은 무시한다. 실험 방법 1. 실험 준비 ① Pasco 550 Universal Interface를 실행하고 컴퓨터에 연결하고 운동센서를 Pasco550 Universal Interface와 연결한다, 그리고 이.. Engineering/물리학 2020. 8. 26.

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  일반물리학실험 | 축전기의 충방전 TIP 축전기의 충전과 방전현상의 관측을 통하여 그 변화가 지수함수를 따르는지 확인한다. 또한 시간 상수의 의미를 확인한다. 두 도체판 사이에 두고 전압을 걸면 은극에는 (-)전하가 양극에는 (+)전하가 같은 크기로 모인다. 이 때 모이는 전하량은 전압에 비례한다. 축전기는 이런 원리를 이용하여 전자회로에서 전하를 충전하거나 방전하는 역할을 한다. 이상적인 평행판 축전기의 경우, 축전기의 전기용량 C의 크기는 면적에 비례하고, 전극사이의 거리 d에 반비례한다. 전극 사이의 유전체의 유전율을 라고 하면, C =A/d 이다. 충전기의 충전하려면 도체판에 기전력 원을 연결해야 한다. 직렬로 축전기를 연결하고 스위치를 닫아 회로를 연결하면 기전력원은 회로에 전류를 흐르게 하고 축전기의 판 위에 +q 와 -q 전.. Engineering/물리학 2020. 8. 22.

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  일반물리학실험 | 구의 공간운동에 의한 역학적 에너지의 보존 TIP 경사면에서 미끄러짐 없이 굴러 내려오는 강체의 운동을 통해서 병진에너지, 회전에너지, 위치에너지를 포함한 강체의 역학적 에너지가 보존됨을 확인한다. 에너지 보존의 법칙 실험 방법 1. 실험 과정 1) 평평한 바닥에 경사트랙을 놓고, 형광구의 운동을 관측할 수 있도록 카메라를 설치하고, I-CA 시스템을 준비한다. 2) 카메라가 실험 전체 화면을 가장 크고, 선명하게 잡을 수 있도록 줌과 색상을 조정한다. 3) 실험면에 기준자를 놓고, 이를 캡쳐 하여 스케일 및 좌표계를 선정한다. 4) 형광구를 경사면에 놓고 가만히 놓아 구르게 하고 이 과정을 동영상으로 촬영한다. 5) 촬영된 파일을 불러 분석한다. ① 분석된 데이터를 Y축 보정을 통해 Y축을 경사면의 방향으로 향하게 하고 T-Y 그래프가 2차 함.. Engineering/물리학 2020. 8. 18.

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  일반물리학실험 | 솔레노이드 내부의 자기장 측정 TIP 1. 전류가 흐르는 솔레노이드의 내부에 형성되는 자기장을 측정함으로써, 전류가 흐르는 도선은 그 주위에 자기장을 생성한다는 것을 확인한다. 2. 자기장 내에서 전류가 흐르는 도선은 자기력을 받는다는 것을 확인하고, 이를 통해 자기력을 이해한다. 솔레노이드 내부에 ㄷ자형 도선을 가진 전류천칭을 넣고 솔레노이드와 전류천칭에 직류전류를 공급한다. 그러면, 솔레노이드에 흐르는 전류는 그 내부에 균일한 자기장을 형성하고,전류천칭에 흐르는 전류는 솔레노이드의 자기장에 내에 놓인 전류도선이 되어 자기력을 받아 천칭의 회전축을 대하여 회전하게 된다. 이때, 천칭이 회전하지 않도록 천칭의 한쪽에 분동을 올려놓으면, 분동의 중력에 의한 토크와 전류도선에 작용하는 자기력에 의한 토크는 회전평행을 이루게 된다. 이러한.. Engineering/물리학 2020. 8. 14.

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  일반물리학실험 | 금속의 선팽창 계수 측정 TIP 구리, 놋쇠, 알루미늄 세 가지로 실험을 하여 시간에 따른 온도변화, 시간에 따른 Angular position 변화에 대한 그래프를 측정하는 선팽창 계수를 알아 본다. 대부분의 물체는 온도가 상승함에 따라 그 물체를 형성하고 있는 분자들의 열 운동에 의해 팽창을 한다.따라서 금속 막대는 열을 받으면 그 길이가 늘어날 것이다. 여러 개의 금속 막대를 이용하여 열에 의한 선팽창 계수 α 의 값을 측정할 수 있다. 어떤 금속 막대의 0℃ 의 길이를 L0 라 하면, 온도에 따라 그 길이가 변하므로 t℃ 에서 이 막대의 길이 L은 으로 나타낼 수 있다. 여기서 α, β, γ , …는 물질의 특성에 관계되는 매우 작은 값의 상수이다. 그러나 β 이하의 항은 α 에 비해 매우 작아서 측정하고자 하는 온도범위.. Engineering/물리학 2020. 8. 9.

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  일반물리학실험 | 기주공명을 이용한 음속 측정 TIP 1. 스마트폰을 사용하여 소리굽쇠역할을 대신할 진동수 어플리케이션을 깔고, 진동시켜 소리의 파동이 유리관 내를 전파하도록 하고 정상파가 되는 공명 조건을 찾아 음파의 파장을 구하여 공기 중 음속을 측정한다. 2. 본 실험은 기주 공명 장치의 공명 현상을 이용해서 음파의 파장을 측정하고 그 파장과 우리가 이미 알고 있는 스마트폰앱(소리굽쇠의 진동수)를 이용해서 그 소리의 파장을 측정함으로써 공기 중의 음속을 알아보는 실험이고, 그 측정된 음속과 이론적인 음속의 차이를 비교해 보는 실험이었다. 기주의 진동 유리병 입구 근처에 입을 대고 세게 불면 소리가 난다. 이것은 뿜어낸 공기가 유리병 끝에 부딪쳐 관 내의 공기 기둥을 진동 시켜 종파를 만들기 때문이다. 이 때 관내에서는 입사파와 반사파가 중첩 현.. Engineering/물리학 2020. 8. 4.

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  일반물리학실험 | 에어트랙을 이용한 무마찰 등속운동 TIP 1. 마찰이 없는 에어트랙 위에서 등속도 운동하는 물체의 속도를 포토게이트를 사용하여 측정한 뒤 뉴턴의 제1법칙과, 에너지 보존 법칙을 실험에서 확인한다. 2. 포토게이트의 사용법을 익히고, 실험값들을 표나 차트를 활용하여 등속(직선)운동의 개념을 이해한다. 관성의 법칙 정지한 물체가 움직이려면 힘을 받아야 한다. 한 방향으로 움직이고 있는 물체가 힘을 받지 않는 다면 어느 방향으로 움직이는 물체는 물체의 속도나 방향 같은 운동 상태가 변하지 않는다. 운동을 하고 있는 물체에 힘이 작용하지 않고, 마찰 같은 외부 힘이 작용하지 않으면 물체의 처음 운동 속도와 방향과 최종 운동 속도와 방향은 같다. 우리는 이것을 등속 운동이라고 한다. 즉 등속 운동은 운동하는 물체에 힘이 작용하지 않으면 정지한 물.. Engineering/물리학 2020. 8. 1.

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  일반물리학실험 | 탄동진자를 이용한 운동량 보존 법칙 TIP 1. 실제로 탄환의 속력을 측정하는 방법을 알아본다. 2. 탄동진자와 충돌 전후의 운동량 보존을 알아본다. 운동량 보존법칙 운동량 보존법칙은 에너지 보존법칙과 함께 자연현상을 지배하는 기초법칙이다. 운동의 제2법칙에 따르면 힘은 질량과 가속도의 곱 또는 운동량의 시간변화율로 나타난다. 따라서 외부의 힘이 작용하지 않거나 합력이 0이면 물체의 운동 상태는 변하지 않고 관성을 유지한다. 이런 관성계에서 운동량의 총합은 항상 변하지 않고 보존된다. 여러 개의 물체로 이루어진 계의 경우, 물체끼리 충돌할 때 각각의 운동량은 바뀌지만 결국 전체의 총합은 변하지 않는다. 이것을 이용하여 충돌 후의 속력 변화를 계산할 수 있다. 완전탄성충돌 뿐 아니라 비탄성충돌이 일어나도 전체의 운동량은 보존된다. 반면 운동.. Engineering/물리학 2020. 7. 25.

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  일반물리학실험 | 교류 회로에서의 축전기와 유도기 TIP 교류 회로에서 축전기와 유도기의 역할을 알아보고, 축전기 또는 유도기가 있을 때 전압과 전류의 위상차를 알아본다. 교류 회로교류 전기를 공급하는 교류 전원과 회로 소자들로 구성된다. 교류 전원의 출력은 사인파 모양이며 시간에 따라 다음과 같이 변화한다. 이 때 v는 순간 전압, Vmax는 교류 전원의 최대 전압, f는 진동수이다. 순수 저항 회로에서 전류와 전압은 시간에 따라 동일하게 변하기 때문에 서로 보조를 맞춘다. 전류와 전압이 동시에 최댓값에 도달하므로 전류와 전압은 위상이 같다고 한다. 축전기가 있는 교류회로에서는 전류와 전압이 동일하게 변하지 않는다. 축전기 양단에 전압이 걸리면, 교류 전압은 전류가 최댓값에 도달하고 시간이 약간 지나서 최댓값에 도달한다. 이 때 걸리는 시간은 1/4주.. Engineering/물리학 2020. 7. 20.

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  현대물리학실험 | 분광기를 이용한 프리즘 별 굴절률 측정 TIP 분광계로 프리즘의 꼭지각과 최소 편각을 측정하고 파장에 따른 프리즘의 굴절률을 조사한다. 프리즘은 회절 요소로 사용할 수 있다. 프리즘의 굴절이 일어난 후 분광계 (빛의 굴절 각도)의 변화 빛의 파장에 따라 약간씩 다르다. 프리즘은 빛을 하나에 스펙트럼으로 반사한다. 그러나, 회절 격자는 여러 스펙트럼의 사용 가능한 빛을 나눈다. 따라서 프리즘을 사용하여 형성된 슬릿 이미지는 일반적으로 회절 격자를 사용하여 형성된 것보다 밝아진다. 스펙트럼 선 회절 격자에서 볼 수 있듯이 너무 어둡게 나타나는 프리즘을 이용한다. 하지만, 스펙트럼의 증가된 밝기의 선은 프리즘에 의해 상쇄된다. 그러나 밝은 라인은 좁은 슬릿을 사용한다. 부분적으로 보상하는 폭을 사용하려면 저해상도 프리즘 굴절 각도는 빛의 파장에 비.. Engineering/물리학 2020. 7. 17.

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  일반물리학실험 | 빛의 회절과 간섭 측정 TIP Young의 2중 슬릿에 의한 빛이 간섭무늬를 관찰하여, 빛의 파동성을 이해하고 파장을 구한다. 토마스 영(Thomas Young)은 1801년 빛에 의한 간섭현상을 발견하여 빛의 파동성을 세웠다. 간섭이란 두 개의 파동이 서로 중첩되어 어떤 공간에서의 세기분포가 어느 점에서는 극대가 되고 다른 점에서는 극소가 되는 현상을 말한다. 간섭을 일으키기 위해서는 두 광원 사이에 간섭성이 있어야 하는데, 이는 두 파동이 같은 진동수 및 상대적 위상이 일정하게 유지되어야 한다. 그림 1에서와 같이 두 개의 슬릿 B, C에서 나온 빛의 간섭을 생각하자. 슬릿 A를 통과한 빛은 회절에 의하여 퍼져 나가서 슬릿 B, C에 도달한다. 따라서 슬릿 B, C는 간섭성이 있는 두 광원으로 볼 수 있으며, 이로부터 회절.. Engineering/물리학 2020. 7. 13.

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  일반물리학실험 | 빛의 회절 및 간섭 TIP 빛의 파동성인 간섭과 회절현상을 이해하기 위하여 레이저 광원과 단일, 이중슬릿을 이용하여 정밀하게 측정한다. 입자의 진행경로에 틈이 있는 장애물이 있으면 입자는 그 틈을 지나 직선으로 진행한다. 이와 달리 파동의 경우, 틈을 지나는 직선 경로뿐 아니라 그 주변의 일정 범위까지 돌아들어간다. 이처럼 파동이 입자로는 도저히 갈 수 없는 영역에 휘어져 도달하는 현상이 회절이다. 회절의 정도는 틈의 크기와 파장에 영향을 받는다. 즉, 틈의 크기에 비해 파장이 길수록 회절이 더 많이 일어난다. 실험 방법 1. 단일슬릿 실험 (단위는 ㎜) 1) 단일슬릿의 D선을 레이저에 고정시킨다. 2) 싱글슬릿을 통과한 레이저가 벽에 도달하면 도달한 레이저의 중심부터 어두운 곳까지의 거리와 벽과 슬릿까지의 거리를 측정한다.. Engineering/물리학 2020. 7. 9.