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  기계공학실험 | 제트의 유동장 측정 TIP 1. 유동의 구조를 측정할 수 있는 방법은 여러 가지가 있다. 그중에서 흔히 사용되는 것은 압력측정장치와 온도측정장치이다. 2. 본 실험에서는 압력측정장치 및 온도측정장치를 이용하여 풍동에서 분사되는 유동의 구조를 파악하고 유동장의 측정법 및 측정 장비인 압력측정장치와 온도측정장치의 사용방법, 측정된 자료의 분석 및 취합능력을 함양시켜서 그 응용력을 배양시키고자 한다. 제트 유동의 일반적인 특성 노즐을 통하여 분출되면서 주위의 유체보다 국소적으로 높은 속도를 가지는 유동을 제트(jet)라 하며,여기서는 정지된 공간 내로 분사되는 제트에 대한 실험을 수행한다. 제트가 분사되면 그림에서 보는 바와 같이 중심선상에서의 속도가 최대이고 폭 방향으로 갈수록 속도가 감소되어 속도가 0으로까지 떨어진다. 이때.. Engineering/기계공학 2021. 1. 4.

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  일반물리학실험 | 파동의 중첩 TIP 파동의 중첩 원리와 리샤주 (Lissajous) 도형을 관찰하고, 이를 이해한다. 리사주도형(Lissajous’s figure) 1855년 프랑스 물리학자 J.A.리사주에 의하여 실험적으로 그 장치가 고안되었으며, 오늘날 레이저 쇼에서 사용되는 장치와 유사하다. x축 및 y축 방향에서의 단진동은 각각 x=Acosωt, y=Bcos(ω't＋δ)로 나타낼 수 있다. 진동수 ω 및 ω'의 비(比)나 위상차(δ)의 값에 따라 여러 가지 도형이 x-y 평면상에 그려진다. 평면 내에서 서로 수직인 2개의 단진동을 합성하여 얻어지는 2차원 운동의 자취를 나타내는 것이 리사주도형이다. 1. 주파수를 이미 알고 있는 신호를 Oscilloscope의 수평축에 입력한 후 측정하려 하는 신호를 수직 축에 접속, 생성된.. Engineering/물리학 2021. 1. 2.

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  재료기초실험 | 미세 조직 검사 TIP 본 실험은 탄소강, 스테인리스 304강, 마그네슘합금강 등 3가지 금속 시편을 가지고 그 조직을 관찰하기 위해 시편 절단에서부터 마운팅, 연마, 폴리싱, 엣칭에 이은 현미경 조직관찰 및 조직 촬영까지의 과정을 익히고 실습하는 하여 보고서 작성요령을 익히는데 그 의의가 있다. 실험 방법 1. 재료의 절단, 시편 채취 실험을 하기 위해, 재료를 각 조마다 절단하여 배분하는데, 스테인리스강은 함석가위로 잘라서 나누고, 중탄소강과 마그네슘합금은 절단기로 잘랐다. 이 때 주의할 점은 스테인 리스를 함석가위로 자를 때 조직이 찌그러지지 않게 조심해서 잘라야 한다는 것이다. 그 렇지 않으면 나중에 현미경으로 조직을 관찰할 때 애로사항이 발생할 수 있다. 2. Mounting Mounting이란 것은 조그마한 .. Engineering/재료 공학 2021. 1. 1.

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  기계공학실험 | 제트의 유동장 측정 TIP 1. 유체의 유동장의 속도를 측정할 수 있는 방법은 여러 가지가 있는데, 그 중에서 흔히 사용되는 것은 피토관과 열선 유속계이다. 피토관을 이용하면 평균속도만을 측정할 수 있지만 비교적 정확한 값을 얻을 수 있다. 그러나 열선 유속계를 이용하면 매우 불규칙적인 난류속도까지도 측정이 가능하다. 2. 본 실험에서는 열선 유속계를 이용하여 2차원 노즐에서 분사되는 제트 유동장의 속도를 측정하여 제트 유동의 구조를 파악하고(난류 유동의 특성 이해), 유동장의 측정법 및 측정장비인 열선 유속계와 피토관의 사용 방법, 측정된 자료의 분석 및 취합능력을 함양시켜서 그 응용력을 배양시키고자한다. 열선 유속계의 동작 원리 열선 유속계는 유동장의 내부에 일정한 온도(보통 200℃)로 가열된 가느다란 저항체(열선: .. Engineering/기계공학 2021. 1. 1.

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  물리학실험 | 빛의 이중성에 대한 파동적 증거 - 말루스 법칙, 프레넬 공식, 브루스터 각 측정 빛의 본질이 입자냐 파동이냐에 대한 논쟁은 17세기 이후 400년동안 물리학자들의 연구대상이었다. 뉴턴의 지지를 얻은 입자설이 한동안 파동설을 압도하였다. 하지만 실험적, 이론적 증거들이 빛의 파동성을 꾸준히 뒷받침해주었는데, 대표적인 증거들로 영의 이중슬릿 실험, 말루스 법칙, 프레넬 공식, 브루스터 각이있다. 그러던 19세기 말 맥스웰이 전기장과 자기장을 통합하면서 빛이 전자기파임을 증명하면서 오랜 논쟁은 잠시 멈추게 된다. 프레넬 공식과 브루스터 각은 서로 다른 매질의 경계면에서 일어나는 빛의 반사과 투과에 대한 이론으로 브루스터 각은 편광된 빛을 만들기 위해 널리 쓰이는 방법 중 하나이다. 본 실험에서는 맥스웰 이전에 빛의 파동성을 보여주었던 이론 말루스 법칙, 프레넬 공식, 브루스터 각을 실험적.. Engineering/물리학 2020. 12. 29.

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  기계공학실험 | 유체압력과 밀도측정 TIP 유체란 고체에 비해 형상이 일정하지 않아 변형이 쉽고 자유로이 흐를 수 있는 액체와 기체 등을 총칭하는 말이다. 우리는 이 유체의 압력과 속도 그리고 밀도 등을 측정할 수 있는 원리와 베르누이 방정식을 통해 거리에 따라 달라지는 압력 값을 알아내기 위해 유체실험을 할 것이다. 베르누이 법칙 베르누이 법칙은, '유속의 변화에 따라 분자의 에너지 분배가 달라졌을 때 속도와 압력이 어떤 관계에 있는지'를 보여주는 정리이다. 입자의 속도가 변해서 에너지가 한쪽으로 쏠렸을 때, 속도와 압력이 어떤 연관성이 있는지를 베르누이의 정리를 통해서 알 수 있다. 유체의 위치에너지와 운동에너지의 합은 항상 일정하다는 내용이다. 그러나 이 법칙이 적용되는 것은 점성을 무시할 수 있는 이상유체가 규칙적으로 흐르는 경우에.. Engineering/기계공학 2020. 12. 29.

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  재료공학실험 | 열분석 - TGA, DTA, DSC TIP 온도의 증가에 따른 재료의 온도변화를 알아내어 재료의 상변태 및 화학반응에 따른 흡열 및 발열 반응을 알아내어 재료의 상변화를 알아본다. 즉 DTA(Differential Thermal Analysis) 실험은 재료의 온도 차이를 구하며 재료의 발열 및 흡열반응으로부터 재료의 상변태 또는 화학반응 속도를 알아내는 것을 목적으로 한다. 열중량 측정 (TGA : Thermogravimetric Analysis) 열중량분석기는 시료에 온도 프로그램을 가하여 시료의 질량변화를 시간이나 온도의 함수로써 측정하는 방법이다. 즉, 측정하고자하는 시료의 무게변화를 측정하는 방법으로 온도를 올리면서 측정하는 경우 질량증감에 의한 결과로부터 반응온도, 하소온도 등을 결정할 수 있다. 일정온도에서 시간에 따른 무게증.. Engineering/재료 공학 2020. 12. 29.

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  기계공학실험 | K-Type 열전대 TIP 본 실험은 여러 타입의 Thermocouple(열전대) 중에서 저온에서 sensitivity 한 K-type Thermocouple을 직접 제작하여 기본 원리를 살펴보고, 얼음물과 황의 녹는점을 여러 방법으로 측정하여 비교하여 본다. 열전대의 구조 및 계측방법 열전대의 구조는 여러 종류로 제작되고 있으며 그 중에서 가장 많이 사용되고 있는 것은 Sheeth type으로서 그의 구조는 그림과 같다. Sheeth type의 특징은 Response가 빠른 장점이 있어 공정 제어에 가장 많이 사용되고 있다. 구조는 외부는 열전대보호과(Sheeth)으로 되어 있고 내부는 열전대선과 산화마그네슘이 충진되어 있다. 일반적으로 열전대는 양소선 상호간에 단락을 방지하는 절연관을 사용하고 소선이 피측정물이나 분위기.. Engineering/기계공학 2020. 12. 26.

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  물리학실험 | FRET을 이용한 DNA 상호작용 FRET은 두 종류의 형광물질이 가까운 거리에 있을 때 공명에 의해 에너지를 전달하는 현상을 말한다. FRET의 원리는 에너지를 전달하는 donor가 들뜬 상태에서 바닥상태로 내려오면서 광자를 내놓을 때, 두 형광분자가 가까운 거리에 있다면 acceptor가 이를 받아들여서 파장이 다른 빛을 내놓게 된다는 것이다. 이번 실험을 통해 FRET 현상에 대해 알아보았다. Donor에 Acceptor를 많이 넣을수록 FRET 효율이 높아진다. 하지만 Acceptor의 양이 Donor의 양보다 많아지는 순간부터는 Donor와 Acceptor의 상보적 결합이 포화된(모두 이뤄짐) 상태이므로 FRET 효율의 증가가 더디다. FRET FRET(Fluorescence Resonance Energy Transfer)은 두.. Engineering/물리학 2020. 12. 26.

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  물리학실험 | 라만분광법을 통한 그래핀의 광학특성 평가 TIP 흑연으로부터 물리적 박리법을 통해 단층 그래핀을 합성한 후, 라만 분광법을 통해 그래핀 시료를 평가해본다. 라만 분광법(Raman spectroscopy) 인도의 물리학자 찬드라 세카르 라만(C. V. Raman) 경이 단색광의 빛을 쪼여준 액체 시료로부터 입사된 단색광과 다른 파장의 빛이 산란되는 현상을 1928년 최초로 관찰하여 보고한 이래로 분광학 기술로 개발되고 체계화되어 현재는 IR 분광법(Infrared spectroscopy)과 함께 진동 모드의 변화를 추적함으로써 분자의 구조와 특성을 밝히는 진동분광학(Vibrational Spectroscopy)이란 학문영역의 독자적인 한 영역을 구축하고 있습니다. 즉, 라만 효과를 이용, 특정 분자에 레이저를 쏘았을때 그 분자의 전자의 에너지준위.. Engineering/물리학 2020. 12. 22.

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  재료공학실험 | 고상반응을 이용한 BaTiO3(티탄산바륨)의 제조 및 분석 세라믹스(Ceramics) 세라믹스는 도자기로서 대표되는 바와 같이 인류의 역사에 있어서 가장 오래된 재료이다. 세라믹스와 전자와의 만남은 전기기술에 있어서 전기 절연재료에서 시작된다. 당시 절연이 돌이나 소켓트로서 실용화된 세라믹스는 천연원료를 소성한 것이다. 이 시대의 세라믹스는 노하우의 축적인 결정적인 수단이었다. 그 하나의 큰 요인은 조성과 구조, 결합방식의 다양성에서 오는 것이다. 특히 구조의 다양성 중에는 기능성 세라믹스로서 중요한 인자인 결정화도나 미세구조의 문제가 포함되어 있다. 전자시대에 접어들어, 동시에 진보가 현저한 고체물리학이나 결정호학의 지식의 도입에 의해 세라믹스에 대해서 얻어진 정보는 크게 체계화 되었다. 출발원료도 천연원료에서 탈피하여 합성원료를 이용하게 되고, 불순물 제어나.. Engineering/재료 공학 2020. 12. 21.

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  일반물리학실험 | Torsinoal Pendulum - 비틀림진자 TIP 비틀림 진자의 이론적 주기와 실험적 주기를 비교해 본다. k의 비틀림 상수를 갖는 탄성을 가진 줄에 I의 관성모멘트를 갖는 원판이 매달려 있다. 이때 원판을 θ까지 비틀면 줄에는 -θ으로 kθ만큼의 복원토크가 발생하게 된다. 원판을 놓으면 복원토크에 의해 원판은 가속운동을 하다 평형지점을 지나면 반대 방향의 토크에 의해 감속운동을 하게 되고 감쇠가 없는 경우 -θ까지 회전한다. 정지한 후 반시계방향으로 방향을 바꾸어 동일한 형태의 운동을 반복하는 단순조화운동을 하게 된다. 비틀림 진자가 1회 운동하는데 소요되는 시간(주기)은 원판의 관성모멘트와 비틀림 상수의 크기와 연관이 있으며 이를 식으로 나타내면 다음과 같다. (sec) 즉, 원판의 관성모멘트가 클수록 천천히 진동하게 되며 탄성체의 비틀림 상.. Engineering/물리학 2020. 12. 20.

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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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  재료공학실험 | BaTiO3 세라믹스의 제조 및 전기적 성질의 측정 티탄산바륨(BaTiO3)은 높은 유전율을 가지며, 실온부근에서 강유전성을 보이는 페로브스카이트(Perovskite) 구조의 물질이다. 티탄산바륨은 세라믹 콘덴서, 압전트랜스, 필터, 세라믹 스피커 등에 넓게 응용되고 있다. 또한 첨가물을 넣어 큰 양(+)의 온도계수를 가진 반도체인 PTC (Positive Temperature Coefficient) 소자로 안정성이 높은 히터로 제조되고 있다. 본 실험에서는 고상반응에 의해 티탄산바륨을 합성하고, 이의 소결체를 제작하여 전기적 성질을 측정하고, 이와 함께 X선 회절분석과 미세구조 관찰에 대한 경험을 쌓는 것을 목적으로 한다. 실험 방법 실험 1. 원료분말의 칭량과 혼합 (칭량, 혼합, 건조) ① BaCO3와 TiO2를 120℃에서 12hr 건조한다. ② .. Engineering/재료 공학 2020. 12. 17.

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  기계공학실험 | 크리프(Creep) TIP 1. 재료의 크리프 현상에 대해 이해하고 실험을 통해 현상을 직접 확인하는 것이다. 크리프에 의한 재료의 파단 실험을 진행한다. 실험 결과 값을 바탕으로 크리프 곡선을 그리고 이론의 크리프 곡선과 비교하여 천이 크리프, 정상 크리프, 가속 크리프 구간을 찾아본다. 2. 크리프 실험을 통해 일정 하중 또는 일정 응력이 존재하는 기기들 내부의 지료의 신뢰성을 확인하는 방법에 대한 지식을 습득한다. 3. 실험에 사용된 시험편인 납의 직경(φ)과 추의 무게를 변화시켜가면서 크리프 실험을 하여 측정값(늘어난 길이와 시간)으로 크리프 실험곡선을 그려 크리프율과 그래프를 통하여 납이 일정하중을 지속적으로 받을때 그 하중과 납의 직경에 따른 특성을 알아보는 것이 이번 실험의 목적이다. 결정질의 고체 재료에 일정.. Engineering/기계공학 2020. 12. 17.

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  재료과학실험 | BaTiO3 고상반응법 TIP 세라믹 분말합성 방법 중 고상반응법은 BaTiO3 분말 합성으로 가장 대표적인 방법으로써 Ba및 Ti원자를 기계적으로 혼합하고 고온에서 고상 확산 반응시켜 분말을 제조하는 것이다. 이때 고상반응법을 이용하여 하소 과정에서 일어나는 반응, 특성, 상의 변화, 소결과정에서 일어나는 반응, 특성 등을 이해하고, ×-선회절 분석과 광학 현미경으로 미세구조를 관찰하며 높은 유전율과 강유전성을 나타내는 페로브스 카이트(Perovskite)구조의 BaTiO3를 측정한다. 고상반응법 BaTiO3 분말을 제조하는 가장 대표적인 방법으로써 고상의 Ba및 Ti원을 기계적으로 혼합하고 고온에서 고상 확산 반응시켜 분말을 제조하는 것이다. 즉 BaTiO3와 TiO2를 공기 중에서 하소하면 TiO2- BaTiO3 계면에서.. Engineering/재료 공학 2020. 12. 14.

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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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  재료공학실험 | Thermocouple(열전대) 제작 및 온도측정 TIP 열공학에서 가장 기본적 성질인 온도를 측정하는 방법은 여러 가지가 있으나 비교적 간단한고 측정범위가 넓은 열전대(thermocouple)를 사용하여 결선법 및 측정방법을 익히며 온도와 기전력을 파악하여 각종 온도계의 측정원리와 그 특성을 이해하도록 한다. 열전대 두 종류의 금속선 양단을 접합시켜 양단접점에 온도차를 주면 이 온도차에 따른 열기전력이 발생한다. 이 열기전력을 직류밀리볼트계나 전위차계로 측정하여 온도를 표시하는 온도계이다. 서로 다른 두 종류의 금속도체에 폐회로가 형성되도록 결합하고, 두 결합사이에 온도차이를 유지하면 폐회로 내에 기전력이 발생한다. (seeback effect) 이렇게 한쪽(냉접점)을 정확하게 0℃로 유지하고, 다른 한쪽(측정접점 또는 온접점)을 측정하려는 대상에 놓.. Engineering/재료 공학 2020. 12. 10.