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  물리학및실험 | 대충돌 TIP 일차원에서의 충돌 실험을 통하여 충돌에 대한 개략적인 이해의 방법을 살펴보고 이를 통해 운동량 보존의 법칙을 검증해본다. 그리고 그 안에 포함된 뉴턴의 운동법칙에 대해서도 확인해본다. 운동량 보존의 법칙 어떤 질량 m인 물체가 v의 속도로 운동하고 있을 때, F = ma = m․dv/dt = d(mv)/dt = dp/dt 의 식으로 표현될 수 있다. 이것은 “F = ma” 라는 ‘뉴턴의 제2법칙’에 따른 것이며, 이것에 가속도의 개념(a = dv/dt)을 대입하여 운동량(p)을 이용해 나타낸 것이다. 이 식에 따르면 한 물체의 운동량의 시간에 따른 변화율은 그것에 작용하는 총 힘의 크기와 같으며, 방향 또한 같다. 만약, 총 힘의 합이 Ftot= 0일 때, 즉 외부에서 작용하는 힘이 없을 때, F.. Engineering/물리학 2020. 3. 30.

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  물리학및실험 | 요요의 역학 본 실험에서는 쓸림이 비교적 적은 회전 원판에 추의 무게로 돌림힘을 가하고, 돌림힘에 의해 가속되는 원판의 회전운동을 조사하여 돌림힘과 각가속도 사이의 관계, 회전 원판의 관성 모멘트, 그리고 중력 퍼텐셜에너지와 회전 운동에너지 사이의 교환 등을 이해한다. 또, 빛살문 검출기(photogate detector)로 회전운동 각속도를 측정하는 방법과, 컴퓨터를 이용하여 측정한 데이터를 처리하는 방법을 배운다. 따라서 이 실험을 효과적으로 하기 위해서는 회전운동과 관련된 물리량들(각변위, 각속도, 각가속도, 각운동량, 돌림힘, 관성 모멘트)과 그들 사이의 관계(회전운동의 평형식, 회전 운동법칙, 각운동량의 보존 법칙)를 아는 것이 중요하다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 추의 질량 m, 두 원판의 반지름 R.. Engineering/물리학 2020. 3. 26.

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  일반물리학실험 | 뉴턴의 냉각 법칙 어떤 물체의 온도는 시간에 따라 주변의 온도와 같아지려고 하는데, 뉴턴의 냉각 법칙은 물체가 냉각되는 비율이 물체와 그 주위의 온도차에 비례한다는 법칙이다. 뉴턴의 냉각 법칙을 이용해 어떤 물체가 언제쯤 몇 도까지 냉각 되는지 등을 알 수 있는데 이 실험의 목적은 뜨거운 물의 냉각 과정을 지켜보면서 뉴턴의 냉각법칙을 확인하는 것이다. 뉴턴의 냉각 법칙에서 냉각률 = -비례상수(K) × (물체의 온도 – 물체 주위의 온도) 인데 이 식을 이용한다. 즉, 뉴턴의 냉각 법칙은 시간에 따른 온도 변화는 그 물체의 온도와 주위 물체의 온도차에 비례한다는 것이다. 이 실험에서는 뜨거운 물의 냉각과정을 통해 실제 측정한 온도와 뉴턴의 이론으로 계산한 온도를 비교하여 뉴턴의 냉각법칙을 검증해보려고 한다. 실험 방법 1.. Engineering/물리학 2020. 3. 22.

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  일반물리학실험 | 역학수레(에어트랙)를 이용한 중력가속도 측정 TIP 중력에 의해서 낙하하는 추에 연결된 수레의 운동을 관찰함으로서 가속도. 힘 및 질량의 관계를 알고 중력가속도를 측정한다. 뉴턴의 운동 제 2법칙에 의하면 물체의 운동의 시간적 변화는 물체에 작용하는 힘의 방향으로 일어나며 힘의 크기에 비례한다. 운동의 변화를 힘과 가속도로 나타내면, F=ma가 된다. 물체에 힘이 작용했을 때 물체는 그 힘에 비례한 가속도를 받는다. 날개의 너비가 S1이고 이동거리가 S일때 , 가속도 a 는 실험을 통하여 가속도 a를 구할 수 있다. 2가지 방법을 이용하여 서로 비교하여 본다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 실험 장치를 구성한다. 2) Photo gate timer를 작동한다.(전원장치를 켠다. → MEASURMENT 버튼을 한번 눌러 화면에 Time이 표시되도록.. Engineering/물리학 2020. 3. 18.

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  공학물리학실험 | 축전기와 정전용량 TIP 두 도체 사이에 전위차를 가할 때 두 극판에는 똑같은 크기의 반대부호인 전하량이 대전됨을 이해하고 두 전하량 사이에 작용하는 힘을 이용하여 평행판 축전기의 정전용량을 측정하고 이론치와 맞는가를 확인한다. 여러분은 활 시위를 당기거나 스프링을 늘리거나 가스를 압축하거나 책을 들어올림으로서 (역학적 혹은 탄성)위치에너지의 형태로 에너지를 저장할 수 있다. 마찬가지로 전기장내에서 위치에너지로 에너지를 저장할 수 있는 장치가 바로 축전기이다. 예를들어, 휴대용 사진기의 밧데리 동작 플레시 장치에는 축전기가 있다. 전하는 충전되는 동안 상대적으로 천천히 축적되고 축적되는 만큼 전기장이 올라간다. 축전기는 단지 포텐셜에너지를 축적하는 저장소를 넘어 오늘날 매우 많은 분야에 활용되고 있다. 또한, 예를들어, .. Engineering/물리학 2020. 3. 14.

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  공학물리학실험 | 일과 에너지, 운동량과 충격량 TIP 물체에 일정한 힘(또는 불규칙한 힘)을 가해서 일정한 지점까지 수행된 전체 일은 최종 지점에서의 물체의 운동에너지의 변화로 나타남을 이해한다. 또, 물체가 충돌할 때 계의 운동량은 보존되며 가해진 충격량은 운동량의 변화와 같음을 이해하고 실험적 관계식과 이론식이 일치하는가를 알아본다. 실험 방법 1. 일과 에너지 1) 직선트랙 하단에 수평발(Level Feet)을 설치하고(실험 편의상 뒤쪽으로 나사를 조여준다) 막대 수평계(level)를 올려놓고 수평발 하단의 나사를 이용하여 트랙의 수평을 잘 조정한다. 2) 우측에 먼저 측면 홈을 이용하여 자기범퍼(End Stop; 자석을 내장, 반발력을 이용하여 카트가 스프링 없이도 부드럽게 튕겨 나갈 수 있음)를 끼워 고정하고 트랙마운트를 이용하여 회전센서(.. Engineering/물리학 2020. 3. 7.

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  일반물리학실험 | 강체의 공간 운동 TIP 사면과 원주 궤도를 따라 금속구를 굴리는 과전에서 구의 회전운동에너지를 포함에서 역학적인 에너지가 보존되는지 알아보는 실험이다. 경사면의 높이 h가되는 곳에서 반지름이 r이고 질량이 m인 구가 정지상태에서 출발하여 굴러내려오면 역학적에너지 보존법칙은 아래식과 같다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 아래 그림과 같이 장치를 설치 한후 일정한 위치에서 쇠구슬을 5번 굴려서 떨어 지는 지점의 평균 X을 구한다. 2) 구해야하는 값은 H, Y, R, θ 를 구해야 한다. 3) 실험값과 이론값을 비교해 본다. [일반물리학실험]강체의 공간 운동 레포트 실험결과 이론값과 실험값의 차이가 25.48% 가 난다는걸 알수 있었다. 실험의 결과에서 좌변과 우변의 오차율이 25.48% 나는 이유로는 첫 번째로 트랙에서.. Engineering/물리학 2020. 3. 1.

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  물리학및실험 | 등속 원운동과 구심력 TIP 1. 등속 원운동 하는 물체에 작용하는 구심력과 원심력의 방향을 말할 수 있다. 2. 등속 원운동하는 물체의 운동 방향을 말할 수 있다. 3. 원운동하는 물체에서 원운동을 일으키는 힘을 말할 수 있다. 원심력 원형의 경로를 따라서 운동을 하는 입자의 양으로서, 입자를 원형의 경로에 유지하는 힘 구심력과 동일한 차원과 크기를 가지지만 방향이 반대인 힘. 바닥에 고정되어 있는 기둥에 연결된 줄의 한쪽 끝에 매달려 수평면 위를 회전하는 돌멩 이는 속도의 방향이 계속 변화하고 있으며, 따라서 기둥방향으로 가속도를 가진다. 이 힘 은 속력의 제곱을 줄의 길이로 나눈 값과 같은 양이다. 뉴턴의 제2법칙에 따르면 가속은 힘에 의해서 발생하는데, 이 경우에 힘은 줄의 장력에 해당한다. 만일 돌멩이가 일정한 속 .. Engineering/물리학 2020. 2. 16.

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  일반물리학실험 | 원운동과 구심력 TIP 물체가 일정한 반경의 원궤도를 따라 일정한 속도로 회전할때 구심력을 측정하고 이론치와 일치하는가를 알아본다. 또, 각각의 양들을 변 화시켜가며 구심력을 측정해보고 관계식을 유도해본다. 일정한 속력 v로 원궤도를 도는 물체는 등속원운동(uniform circular motion)을 한다고 말한다. 속력은 변하지 않지만 물체는 가속운동을 하고 있다. 이 사실은 속력이 증가하거나 감소한다는 '가속' 이라는 우리의 일상적인 관념 때문에 놀랄만한 것이다. 그러나, 실제로 v 는 벡 터이지 스칼라가 아니다. 만약, v 가 방향만 바뀔지라도 그것은 일종의 가속운동이고 등속원운동에서 일어나는 현상과 같다. [그림1]과 같이 물체가 속도 v, 반지름 r 로 등속원운 동을 할 때, 물체의 가속도(크기와 방향)를 구.. Engineering/물리학 2020. 2. 10.

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  일반물리학실험 | 용수철 진자에 의한 역학적 에너지의 보존 평행상태를 갖는 모든 계는 작은 변화에 대하여 복원 특성을 갖는다. 특히 변화가 아주 작을 때는 그 복원력은 변화의 크기에 비례한다. 또한 운동 상태를 유지하려는 관성 특성도 가지고 있다. 이 두 가지 특성이 나타날 때 역학계는 단순 조화 운동(simple harmonic motion)을 하게 된다. 용수철에 매달린 물체, LC 회로, 고체나 분자 내에서의 원자의 진동 등 많은 물리계에서 나타나며 따라서 물리학에서 매우 중요시되고 있는 운동이다. 본 실험에서는 중력장내에서 수직으로 운동하는 용수철 진자의 단순 조화 운동을 관찰하여, 그 주기를 측정하고 탄성 위치에너지와 중력 위치에너지의 변환을 통한 역학적 에너지와 보존을 확인한다. 에너지 보존법칙 평형위치로부터 용수철이 늘어난 길이를 x라 할 때 질량 .. Engineering/물리학 2020. 2. 6.

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  일반물리학실험 | 수파투영장치를 이용한 파동 실험 파동은 떠는 물리량의 크기가 시간이 지나면서 공간상으로 진행해나가는 것을 가리킨다. 파동에는 떠는 물리량에 따라서 탄성파 (elastic wave, 떠는 양은 변형), 수면파(surface wave, 물분자의 변위), 소리 또는 초음파 (sound or ultrasound, 매질의 밀도), 전자기파 (electromagnetic wave) 등이 있다. 또, 떠는 방향에 따라서는 횡파 (transverse wave, 떠는 방향이 파동의 진행방향과 수직일 때)과 종파 (longitudinal wave, 떠는 방향이 파동의 진행방향과 평행일 때)으로 나눈다. 파동을 기술할 때는, 떨림의 형태가 반복되는 거리인 파장 (wavelength)와 시간인 주기 (period)을 사용하며 또, 동등하게는 각각의 역수에 .. Engineering/물리학 2020. 2. 1.

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  일반물리학실험 | 관의 공명에 의한 음속 측정 TIP 관 내부에서 일정한 주파수의 음파가 전파될 때 관의 길이의 변화에 따른 음파의 공명현상을 이해하고 그 때의 정상파의 파장을 측정하여 공기 중의 음속을 구한다. 음파란 물체의 진동이 균일하던 매질(공기)에 부분적으로 압력 변화를 일으켜서 종파의 형태로 고막을 진동시키는 것이다. 그리고 음파는 진동 방향과 이동 방향이 같은 방향인 종파이다. 또한 매질속에서 밀함과 소함을 반복하면서 진행한다. 정상파란 진폭과 진동수가 같은 두 파가 서로 반대 방향으로 진행하다가 겹쳤을 때 어느 방향으로도 진행하지 않고 제자리에서 진동만 하는 파이다. 정상파가 전혀 진동하지 않는 점을 마디, 최대 진폭으로 진동하는 점을 배라고 한다. 정상파에서 이웃한 마디 또는 배 사이의 거리는 파장의 1/2이 된다. 열린 관에서의 끝.. Engineering/물리학 2020. 1. 27.

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  물리학및실험 | 공명 실험 TIP 플라스틱 공명관의 공기기둥의 음파 공명진동수를 구하고 정상파의 골과 마루의 위치를 측정하여 음파의 파장과 음속을 결정한다. 공명관에서의 정상파 줄에서 들어가는 파와 끝단에서 반사해서 나오는 두 개의 파가 서로 간섭하여 정상파를 형성한다. 줄에서 형성되는 정상파에는 움직이지 않는(진폭이 0인) 지점인 골과 파동에 의해 움직이는 (진폭이 최대치인) 지점인 마루가 있으며, 이곳에서 진폭은 시간에 따라 상하로 진동한다. 마찬가지로 공명관에서도 입사음파와 반사음파의 간섭에 의해 정상파가 만들어지므로 골과 마루가 형성되는데, 음파의 진폭이 각각 최소치와 최대치를 갖는다. 즉 두 개의 파가 서로 180°만큼의 위상차를 갖게 되는 지점에서는 상쇄간섭으로 진폭이 최소가 되는 골이 되고, 위상이 서로 같을 때는 보.. Engineering/물리학 2020. 1. 21.

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  물리학및실험 | 음파 측정 TIP 소리센서를 이용하여 소리굽쇠, 악기, 사람 목소리의 파형을 관찰하여, 서로 비교하여 보자. 음파는 탄성체에서 전파되는 파동으로서, 탄성체를 이루고 있는 질점들이 압축되었다가 팽창되었다가 하면서 전파된다. 기체, 액체, 고체 등에서 구성원자들은 서로 탄성을 가지고 있으므로 원칙적으로 음파가 존재할 수 있지만, 보통의 경우 소리라 하여 공기 중에서 우리의 귀로 들을 수 있는 정도의 주파수를 가진 것을 말한다. 사람의 귀는 제한된 진동수의 음파에 반응한다. 사람이 들을 수 있는 진동수 즉, 가청 진동수는 20Hz에서 20kHz 이다. 음파를 파형, 진폭 주파수에 따라서 순음과 복합 음으로 분류하는데, 순음이란 그림과 같이 파형이 순수한 정현파이고, 그 진폭과 주파수가 매우 일정한 상태를 유지하는 음을 .. Engineering/물리학 2020. 1. 18.

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  일반물리학실험 | 음파와 맥놀이 TIP 1. 소리굽쇠로부터 나오는 음파의 주기와 진동수를 측정한다. 2. 소리굽쇠로부터 나오는 음파의 진폭을 측정한다. 3. 두 개의 소리굽쇠 소리 사이의 맥놀이를 관찰한다. 파동 물질의 한 부분에서 생긴 진동 상태가 물질을 따라 주위로 퍼져 나가는 현상. 1. 마루와 골 : 매질의 변위가 위쪽으로 최대인 곳 을 마루, 아래쪽으로 최대인 곳을 골 이라 한다. 2. 진폭(A) : 파동의 진동 중심에서 마루나 골까 지의 거리로 변위의 최대값을 말한 다. 3. 파장(λ) : 매질이 1회 진동하는 동안에 파동이 진행한 거리로 마루와 마루, 또는 골 과 골 사이의 거리와 같다. 4. 주기(T) : 매질이 1회 진동하는 데 걸리는 시간, 즉 한 파장이 진행하는 데 걸리는 시간을 말 한다. 5. 진동수(주파수)(f).. Engineering/물리학 2020. 1. 11.

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  일반물리학실험 | 정지마찰력과 운동마찰력 TIP 두 물체의 표면 사이에 작용하는 운동마찰계수와 정지마찰계수의 측정방법을 익힌다. 이 실험의 목적은 상태가 다른 표면에서의 정지마찰력과 운동마찰력의 계수를 찾아보는 것이다. 힘 센서는 교과서에서 보았던 마찰력 그래프를 우리에게 보여줄 것이다. 수평 한 표면에 놓여진 정지한 물체를 상상해보자. 이 물체는 외력을 가하지 않는 한 움직이지 않을 것이다. 우리가 이 물체를 움직이기 위해서는 어느 일정 이상의 힘을 작용을 해야 한다. 만약 우리가 F0라는 힘을 작용했을 때 그 물체가 움직이지 않는다면 우리는 다음과 같이 정지마찰계수를 구할 수 있다. FN은 수직항력이고 μ0은 정지마찰계수이다. 우리가 최대정지마찰계수를 구하려 한다면 F0를 작용하였을 때 물체가 움직이기 직전까지의 힘을 구해야 할 것이다. 일.. Engineering/물리학 2020. 1. 6.

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  일반물리학실험 | 갈릴레오 실험과 경사면에서 중력가속도 측정 TIP 1. 운동감지리를 써서 경사면에서 구르는 수레의 속도와 가속도를 측정한다. 2. 갈릴레오가 가정한 등가속도 운동이 타당한지 알아본다. 3. 경사면에서 운동하는 수레의 경사각과 가속도 사이의 수학적 관계를 결정한다. 4. 수레의 가속도와 경사각 사이의 수학적 관계식을 통해 자유낙하가속도(g)값을 구한다. 5. 등가속도 운동방정식을 구해본다. 6. 위에서 추정한 g 값이 유효한지 결정한다. 자유낙하법칙의 발견 일반적으로 실험은 목적의식 없이는 할 수 없다. ‘관찰’은 아무런 사전 조작 없이도 자연현상을 있는 그대로 조심스럽게 관측만 하면 되는데 반해서, 실험은 목적의식을 갖고 인공적인 상황을 만들어 내는 등 자연계에 능동적으로 작용함으로써 자연계로부터 답을 얻어내는 것이다. 이때 목적과는 관계없는 부.. Engineering/물리학 2020. 1. 2.

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  일반물리학실험 | 번지점프에서의 가속도 TIP 1. 가속도 센서를 써서 점프를 시작한 후 번지점퍼의 처음 몇 번의 진동운동을 분석한다. 2. 운동 과정에서 가속도의 최대 값과 최소 값을 잰다. 3. 실제 번지점프와 실험결과를 비교한다. 번지점프대 위에서 번지점프를 할 경우, 고무줄의 영향을 받지 않고 초기속도가 0인 자유낙하를 할 경우 가속도는 거의 –9.8m/s2 로 일정하게 유지된다. 하지만 번지점프의 고무줄이 늘어날 때에는 가속도가 변화하기 시작하고, 중력보다 탄성력이 큰 시점에서 전체 알짜 힘이 -(중력방향)에서 +(위쪽방향)가 되어 가속도 역시 +가 된다. 결과적으로 가속도는 사람이 여전히 아랫방향으로 떨어지고 있음에도 불구하고 위쪽방향을 향하게 된다. 또한, 양의 방향을 갖는 가속도의 최대값은 번지점프 줄이 최대로 늘어나는 지점이 .. Engineering/물리학 2019. 12. 29.