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  일반물리학실험 | 고체의 비중 측정 TIP 아르키메데스의 원리를 이용하여 주어진 물체와 같은 부피의 물의 무게를 측정함으로써 물체의 비중을 구한다. 물체의 전체 혹은 일부가 유체(기체나 액체) 속에 잠기게 되면, 물체는 중력과 반대방향의 힘인 부력(주위의 유체가 물체에 미치는 압력의 합력)을 받는데, 그 크기는 물체를 그 유체로 바꾸어 놓았을 때 작용하는 중력의 크기와 같다. 이 원리를 아르키메데스의 원리라고 하고 이를 이용하여 물체의 비중을 구할 수 있다. 실험 방법 1. 물보다 무거운 고체의 비중 1) 시료를 실에 매달아 공기 중에서의 무게 W1를 측정한다. 2) 시료를 비이커에 담긴 물 속에 넣어 잠기게 한 후 물 속에서 시료의 무게 W2를 측정한다. 3) 아르키메데스 원리에 의해서 W1-W2 는 시료와 같은 부피의 물의 무게가 되므.. Engineering/물리학 2021. 5. 11.

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  일반물리학실험 | 소리의 도플러 효과 TIP 1. 소리의 도플러효과를 관찰하고 변화된(shifted) 주파수를 측정한다. 2. 초음파 음원의 속도와 주파수 변화 사이의 비례관계를 확인 실험 방법 1. 실험 과정 1) 음원이 관측자 방향으로 이동하고 관측자는 정지해 있는 경우 ① 트랙(이송장치)과 발신기, 수신기, 주파수 카운터, 포토게이트 타이머 세트를 준비한다. ② 발신기와 수신기를 주파수 카운터와 연결하고 트랙에 조립한다.트랙에 조립할 때 레일 위의 이송장치에 발신기를 고정하고 끝 단의 고정대에 수신기를 고정한다. ③ 트랙에 전원코드를 연결하고 전원을 켠 후 발신기를 수신기 쪽 가까운 위치로 이동시킨다. ④ 포토게이트 타이머의 전원을 연결한 후 MEASURMENT를 눌러 Time을 선택한 후 MODE를 눌러 Two-Gate를 선택한다. .. Engineering/물리학 2021. 4. 27.

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  일반물리학실험 | 뉴턴의 제2법칙 - air track TIP 뉴턴의 제2법칙을 이용하여 물체에 힘이 작용하여 생긴 가속도와 그 힘과의 관계와 물체의 질량과 가속도와의 관계를 알아본다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) interface와 컴퓨터를 작동시킨다. 2) 포토게이트를 interface의 디지털 채널 1과 2에 연결한다. 3) air track에 글라이더를 올려놓고 한쪽 방향으로 가속이 되지 않게 수평을 맞춘다.(air track 다리에 있는 나사를 돌려서 맞춘다.) Air supply에서 나오는 힘 때문에 약간씩 움직일 수도 있다. 4) 글라이더에 부착한 트리거판(L)의 길이를 photogate를 이용하여 측정한다. 5) air track위에 있는 Glider를 움직여서 첫 번째 photogate를 작동시키고 두 번째 photogate를 작동시키고 .. Engineering/물리학 2021. 4. 25.

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  일반물리학실험 | Sonometer에 의한 진동수 측정 TIP 1. 현의 진동을 이해하고 이를 이용하여 전자석의 진동수를 측정한다. 2. 현의 진동을 이용해서 음파 또는 전자석의 교류 주파수를 측정한다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 그림과 같이 받침대 A, B, C를 소노미터에 장치하고 질량 M인 적당한 추를 질량 m인 추걸이에 올려 놓는다. 2) 교류 전원을 연결시킨 Sonometer E를 AB의 중간 위치에 놓는다. 3) 받침대 B의 위치를 좌우로 이동하면서 진동이 가장 잘 일어나는 BC사이의 거리 을 4회 측정한다. 진동 뒤쪽에 흰 종이를 대면 떨림을 잘 관찰할 수 있다. 4) 추의 질량 M을 두 가지로 바꾸어 가면서, 현의 지름을 바꾸어 가면서 과정 1～4를 4회 되풀이하여 실험한다. 5) 위에서 구해진 결과들을 현의 지름, 추의 질량, loop의.. Engineering/물리학 2021. 4. 24.

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  일반물리학실험 | Linear Air Track TIP 탄성, 비탄성 충돌의 의미를 알고, 그에 대한 운동량 보존을 알아본다. 본 실험에서는 탄성, 비탄성 충돌의 의미를 알고, 그에 대한 운동량 보존을 알아보기 위해 Linear Air Track 실험을 실시하였다. Linear Air Track은 압축 공기를 수많은 작은 구멍을 통해 분출시켜 글라이더를 공중에 뜨게 함으로써 글라이더가 마찰이 없이 움직일 수 있도록 해주는 장치로서 마찰이 없는 이상적인 실험조건의 수평 미끄럼판에서 1차원적 등가속도 운동하는 물체의 역학적 특성을 관찰할 수 있도록 도와주었다. 운동량 보존의 법칙 운동량 보존법칙은 에너지 보존법칙과 함께 자연현상을 지배하는 기초법칙이다. 운동의 제2법칙에 따르면 힘은 질량과 가속도의 곱 또는 운동량의 시간변화율로 나타난다. 따라서 외부의 .. Engineering/물리학 2021. 4. 18.

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  현대물리학실험 | 원자 스펙트럼 TIP 나트륨 광원을 이용하여 격자간격을 구하고 이를 이용하여 수소, 수은, 헬륨의 특성인 스펙트럼을 관찰하고 이와 관련된 이론을 이해한다. 호이겐스의 원리 파면에 있는 모든 점들이 새로운 파를 만드는 파원이 된다는 원리. 우리가 사용할 회절 격자는 슬릿이 등간격으로 무수히 많은 일종의 다중 슬릿이라고 할 수 있다. 슬릿이 많을수록 밝은 무늬의 폭이 좁아지므로 더욱 선명하게 빛을 구별해낼 수 있다. 따라서 분해능이 더 높아진다. 영의 실험 위의 이중 슬릿 그림에서 스크린에 보이는 무늬중 임의의 지점을 P라고 하였을 때. 이중 슬릿을 지나 점 P에 도달하는 두 빛의 경로차는 dsinθ가 된다. P점이 밝은 무늬이려면 두 빛이 보강간섭을 일으켜야 하므로 경로차가 파장의 정수배만큼 나야 한다.따라서, 보강간섭.. Engineering/물리학 2021. 4. 15.

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  일반물리학실험 | 운동의 이해 TIP 1. 운동센서를 이용하여 운동하는 물체의 시간-변위와 속도-시간 사이의 관계를 알아보고 이해하자. 2. 물체의 운동에 대해 이해하기 위해서 시간-변위 사이의 관계를 알아보고 속도-시간 사이의 관계를 알아보는 것이 목적이다. 물체의 운동은 속도가 일정한 운동과 속도가 시간에 따라 변화는 운동으로 나눌 수 있다. 속도가 일정한 운동은 시간-변위 사이의 관계를 통해 알 수 있고, 속도가 시간에 따라 변화는 운동은 속도-시간 사이 관계를 통해 알아 볼 수 있다. 운동은 물체의 위치가 시간에 따라 변화는 현상이다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 인터페이스를 컴퓨터에 연결한다. 2) 프로그램은 Pasco Capstone 프로그램을 사용한다. 3) 인터페이스를 켜서 실행한 Pasco Capstone의 메뉴막.. Engineering/물리학 2021. 4. 13.

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  일반물리학실험 | 정지마찰계수의 측정 TIP 1. 두 물체의 접촉면 사이에 작용하는 정지마찰계수를 측정한다. 2. 두 물체의 표면 사이에 마찰력현상을 분석하여 수직항력, 접촉면의 재질, 접촉 면적과의 관계에 대해 알아본다. 특히 정지마찰계수를 측정한다. 정지하고 있는 물체에 힘을 가하면 마찰력은 물체의 수직방향의 분력에 비례하는데 이 비례상수를 정지마찰계수라고 하며 접촉하는 물체와 접촉면의 상태로 정해 진다. 마찰계수의 측정 방법 1. 나무토막의 질량을 변화시켜 가면서 용수철 저울로 나무토막을 끌어서 나무토막이 움직이기 바로 직전의 저울 눈금을 조사한다. 2. 판 위에 물체를 올려놓고 판을 서서히 기울였을 때 물체가 미끄러지기 직전의 각도를 측정한다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 경사면장치를 수평으로 맞춘다. 2) 넓은 나무토막 시료의 .. Engineering/물리학 2021. 4. 11.

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  일반물리학실험 | 정적 평형 상태 TIP 정지한 상태(정적평형상태)의 물체에 대해 이해하자 평형(equilibrium) 상태 평형 상태에 있다는 것은 물체가 정지하고 있거나 일정한 속도로 직선운동을 하며 물체가 전혀 회전하지 않거나 일정한 각속도로 회전하는 것을 의미 한다. 즉 평형상태에 있는 물체는 다음 두가지 조건을 만족해야 한다. 실험 방법 실험1 용수철 저울을 이용한 나무토막 및 양팔 저울의 질량 측정 1) 그림 1(a)질량을 알고 있는 추를 용수철 저울에 매달아 용수철의 늘어난 길이를 기록하자. 2) F=mg=k△y를 이용하여 용수철 상수를 계산한다. 이때 중력 가속도는 9.80m/s2을 사용한다. 3) 그림 1(b)용수철 저울에 실험 2에 사용할 나무토막을 매달아 용수철의 늘어난 길이를 기록하고 나무토막의 질량 m나무토막을 계.. Engineering/물리학 2021. 4. 10.

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  일반물리학실험 | 전기 에너지의 의한 열의 일당량 측정 TIP 1. 전류의 열작용으로 발생된 열량을 측정하여 열의 일당량을 측정한다. 2. 전기 에너지에 의해 발생된 열 에너지를 측정하여 열의 일당량을 구한다. 열의 일당량 열은 역학적 일로 역학적 일은 열로 서로 전환 될 수 있다. 열과 일의 비례관계를 열의 일당량이라고 한다. 물에 고무풍선을 띄우고 물의 온도를 서서히 높이면, 고무풍선은 서서히 부푼다. 이렇게 열은 고무풍선을 부풀리는 일을 할 수가 있다. 이러한 열과 역학적인 일 사이의 관계를 열의 일당량이라고 한다. 열은 그 열을 담고 있는 물질의 종류에 따라 열량으로 나타 낼 수가 있으며 칼로리(㎈)로 표시한다. 또한 역학적인 일은 줄(J)로 표시한다. 1㎈가 4.2J의 역학적 일을 할 수 있다는 것을 알았다. 실험 방법 실험은 열량계의 몰당량 측정과.. Engineering/물리학 2021. 4. 7.

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  일반물리학실험 | 현의 진동 - 정상파 TIP 현의 진동을 관찰하여 정상파를 이해하고 초기 조건 및 경계 조건의 요인에 따른 관계를 확인한다. 양쪽 끝이 고정된 길이 L의 줄에서 양쪽 끝으로 입사하고 반사하는 파동의 연속적인 중첩으로 줄에 정상파가 생긴다. 이 줄에는 파동에 대한 경계 조건이 존재하게 되는데 줄의 양쪽 끝은 고정되었기 때문에 양쪽 끝에서의 변위는 0이고, 정의에 따라 마디가 됨을 알 수 있다. 이런 경계 조건 때문에 줄에는 고유의 진동 모양을 갖고 있는 다수의 고유 모드가 존재할 수 있다. 고유 모드에서 항상 정지된 마디를 제외하면, 줄의 모든 요소들은 같은 진동수로, 하지만 서로 다른 단조화 진폭으로 진동한다. 줄에 대한 고유모드는, 양끝이 마디이고 마디와 배는 1/4 파장만큼 떨어져 있다는 필요 조건을 집어넣어 구할 수 있.. Engineering/물리학 2021. 4. 4.

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  일반물리학실험 | 열의 일당량 TIP 전류가 흘러 도선에서 발생된 열량을 측정하여 열의 일당량을 측정한다. 에너지 보존법칙은 에너지의 형태가 변화될 수 있으나 그 때의 에너지양은 변화되지 않음을 의미한다. 이러한 이유로 역학적 에너지는 열에너지로 열에너지는 역학적 에너지로 변화시킬 수 있다. 이 경우 1㎉의 열량이 몇 Joule에 해당하는가를 열의 일당량이라 한다. 따라서, 일 W와 열량 Q사이에는 W=JQ ······ (1) 의 관계가 성립하며 이 때 J가 열의 일당량이다. 한편, 저항 R의 저항선에 전류 I가 t초 동안 흐르면 열을 발생시키는데 이때 사용된 전기에너지는 W = I2Rt = VIt(J) ······ (2) 이다. 전기 에너지에 의해 발생된 열은 열량계 속의 물과 용기의 온도를 T1에서 T2로 상승시키며 이 열량 Q는.. Engineering/물리학 2021. 4. 3.

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  일반물리학실험 | 현의 진동 TIP 추와 추걸이를 실에 연결하고, 진동기를 사용하여 파동을 만들어 정상파를 형성하는 주파수를 측정하고, 진동기에 가까운 마디까지 배의 수와 지지대로부터 이 마디까지의 거리를 측정하여 파장을 구하고, 주파수와 구한 파장을 이용해 전파속도를 구한다. 현의 진동 줄에서의 정상파는 양끝과 고정점이 마디가 되는 정상파로, 줄의 양끝을 고정시키고 줄의 중간지점을 진동시키면 줄 전체가 하나의 구간을 이루는 정상파가 생긴다. 이러한 진동을 기본 진동이라 하며 이때 나오는 소리를 기본음이라 한다. 줄을 2구간, 3구간으로 나누어 진동시키는 것을 배진동이라 한다. 진동수는 줄에서의 파동 속도와 줄의 길이, 굵기에 의해 정해진다. 따라서 줄을 당기는 힘(줄의 장력)을 크게 하여 조율하면 파동의 속도가 증가하여 진동수가 .. Engineering/물리학 2021. 3. 30.

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  일반물리학실험 | 음극선관의 편향장치 TIP 음극선관내 전기장에 의한 전자의 편향 현상을 실험을 통해 직접 확인한다. 음극선관(CRT) 고진공전자관으로 유리관으로 이루어진 실험 장치이다. 음극에서의 강한 전기장효과를 이용하여 음극선을 발생한다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 실험장치와 전원 장치를 리드선으로 정확하게 연결한다. 2) 튜브내에서 전자의 경로를 명확하게 볼 수 있도록 실험실을 약간 어둡게 한다. 3) 전원 공급 장치의 전원 스위치를 켠다. 4) 튜브내 히터부위를 관찰하여 붉은 빛이 감지되면 전압 조절 스위치로 서서히 전압을 높이면 튜브내에서 푸른 광선(전자선)이 나타난다. 5) 편향판에 전기장을 가해 전자의 편향 방향을 상, 하 방향으로 실험 후 결과 정리한다. 6) 4)와 5)의 실험을 다른 조건으로 반복 실험한다. 7) 데.. Engineering/물리학 2021. 3. 25.

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  일반물리학실험 | Jolly 튀게 저울에 의한 표면장력 측정(Jolly 용수철 저울을 이용한 표면장력 측정) TIP Jolly 용수철 저울을 이용하여 액체의 표면장력을 측정한다. 점성 점성이란 물분자가 상대적인 운동을 할 때 분자간, 혹은 물 분자와 고체경계면 사이에 마찰력을 유발시키는 물의 성질을 말하며 이는 물분자간의 응집력 및 물분자의 다른 분자간의 점착력 등의 상호작용에 의하여 나타난다. 물 내부에 상대운동이 있으면 점성 때문에 경계면에서 운동에 저항하는 내부 마찰이 작용하여 상대운동은 차차 감소한다. 이와같이 유체의 점성 때문에 받는 힘을 점성력이라 한다. [그림]과 같이 두 장의 수평판 사이에 유체가 채워져 있을 때 이 판에 일정한 수평방향의 힘 F를 가하면 판은 가속되다가 곧 일정한 속도U를 가지게 된다. 움직이는 면에 접촉하고 있는 액체는 면과 같은 속도를 가지게 되고, 정지한 면에 접촉하고 있는.. Engineering/물리학 2021. 3. 21.

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  일반물리학실험 | 에어테이블을 이용한 2차원 충돌 TIP 마찰이 없는 판 위에서 두 입자의 충돌 과정은 두 입자에 가해지는 힘이 내력뿐이므로, 계의 운동량은 충돌 전후에 보존되어야 한다. 본 실험은 에어테이블에서의 2차원 충돌 실험을 통해 운동량 보존의 법칙을 확인하고, 에너지 변화를 살펴본다. 2차원 충돌을 하는 입자의 경우 충돌 과정에서 이 계에 작용하는 힘은 서로 밀치는 힘으로 두 입자에 같은 크기, 그러나 서로 반대 방향으로 작용하여 계 전체로는 상쇄된다. 이러한 힘을, 내력(internal force)이라고 부르며 이 특성은 물체에 가해지는 힘의 작용 반작용의 법칙(law of action and reaction)에서 기인한다. 내력만이 작용하는 계(즉, 고립된 계)의 선운동량은 보존되므로, 두 입자의 충돌 전후에 입자 계의 총 선운동량은 같다.. Engineering/물리학 2021. 3. 16.

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  일반물리학실험 | 에어테이블을 이용한 속도의 벡터합 TIP 에어테이블을 이용하여 등속도 운동을 하는 물체의 속도를 구하고 속도의 x성분 및 y성분을 구하여 각각의 성분의 합이 전체 속도의 크기와 같음을 실험하고 영상분석 실험장치(I-CA 시스템)의 사용법을 익힌다. 에어테이블 물체사이의 마찰을 없애기 위해 테이블에 구멍을 뚫어서 공기가 나오게 한 장치를 에어테이블이라 하는데 이를 통해 등속운동 및 가속운동, 충돌을 실험할 수 있다. 위쪽에 설치되어 있는 카메라로 퍽이 움직이는 모습을 찍어서 다시 재생시켜 주는 영상을 통해 물체의 등속운동과 가속운동의 차이를 알아 볼 수 있다. 에어테이블은 바닥에 촘촘히 구멍이 뚫어져 있고 이 아랫쪽에 에어 덕트를 설치하고 덕트 입구 부분에서 고속 송풍기를 사용하여 바람을 에어테이블로 불어주게 된다. 공기가 에어테이블 바닥.. Engineering/물리학 2021. 3. 13.

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  일반물리학실험 | 동영상 장비를 이용한 자유낙하 TIP 1. 자유낙하하는 물체와 수평방향의 초기속도를 가지고 떨어지는 물체에 대하여 각각의 경우 중력가속도를 측정하고 그 차이가 없음을 확인한다. 2. 중력을 받아 운동하는 물체를 분석할 수 있다. 등가속도 운동하는 물체의 운동을 분석하여 위치, 속도, 가속도를 구할 수 있다. 등가속도 운동하는 물체의 위치, 속도, 가속도를 시간의 함수로 나타낼 수 있다 질량이 m인 물체가 지표면 근처에서 낙하할 때 물체가 받는 중력은 로 주어진다. 여기서 G는 만유인력 상수이고, M은 지구의 질량, r은 지구와 물체 사이의 거리이다. 지면으로부터 물체까지의 거리가 지구의 반지름 R에 비해 매우 작은 경우 식에 주어진 거리는 r≈R로 쓸 수 있으므로 중력 F는 다음과 같이 나타낼 수 있다. 여기서 g=GM/R2 (9.8.. Engineering/물리학 2021. 3. 8.