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  일반물리학실험 | 프랑크-헤르츠 실험 실험 배경 현대물리학에서 원자의 에너지가 양자화 되어 있다는 것은 매우 중요한 개념이다. 19세기 말엽에 수소원자의 스펙트럼을 분석하여 수소원자의 에너지가 띄엄띄엄한 값을 갖는다는 실험사실로부터 현대물리학의 양자역학이 서서히 만들어졌다. 플랑크의 양자가설을 시작으로 하여, 보어의 원자모형이 수소원자의 스펙트럼이 잘 설명하였고, 아인슈타인의 광전효과에 대한 이론 등등 현대물리학이 탄생하였다. 그중에서 프랑크-헤르츠 실험은 원자의 에너지 준위가 양자화 되어 있다는 직접적인 실험결과를 보여주는 것이다. 수은 기체에 전자를 충돌시켜서 수은의 에너지 상태가 양자화 되었다는 실험은 물질의 에너지가 양자화 되었다는 확고한 증거가 된 것이다. 원자의 스펙트럼 관측에 의한 것이 아니고 전자와 충돌할 때 특정한 양의 에너.. Engineering/물리학 2023. 2. 21.

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  일반물리학실험 | 프랑크-헤르츠 실험 TIP 1. 네온에 대한 프랑크-헤르츠 곡선을 기록하고 비탄성 충돌에 따른 자유전자의 불연속 에너지 방출을 측정한다. 2. 전자를 가속시켜 원자에 충돌시켰을 때 전자들의 에너지 변화를 관찰하여 본다. 실험 배경 l900년대에 들어와서 원자의 구조에 대한 연구가 활발하게 이루어 졌다. 원자모델에 대한 여러 가지 가설들이 제안되었고 바로 실험에 의하여 확인되었다. 1910년 초반에 드디어 원자의 형상에 대한 실체를 잡을 수 있었다. 라더퍼드에 의하여 실험적으로 규명된 원자의 모형은, 마치 태양계에서 태양을 중심으로 하여 여러 행성들이 돌고있는 것처럼, 무겁고 양전하를 띄고 있는 원자핵을 중심으로 하여 전자가 돌고 있다는 것이다. 그러나 그 당시에 이미 완전히 정립되어 의심할 여지가 없는 전자기학 이론에 따르.. Engineering/물리학 2023. 2. 20.

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  토질역학시험 | 투수 계수 시험(정수위 시험) 투수계수 단위동수구배에서 단위 시간당 흙의 단위 단면적을 흐르는 수량으로서 단위는 [㎝/s]로 표현하며, 흙 속을 흐르는 물의 통과 용이성을 보여주는 수치이다. 투수계수의 크기는 흙 입자의 크기에 따라 그 범위가 대단히 넓으며, 한국 산업규격에서는 투수계수가 비교적 큰 사질토는 정수위 시험이 적합하고, 투수계수가 비교적 작은 점성토는 변수위 시험이 적합하다고 규정되어 있다. 이번 투수계수 시험은 사질토로 실험하기 때문에 정수위 시험을 실시한다. 정수위 시험이란 일정한 수위차에서 지름과 길이가 일정한 시료 속을 일정한 시간 내에 침투하는 물의 양을 측정하여 투수계수를 결정하는 방법이다. 따라서 정수위 시험으로 투수계수를 구하여 흙의 투수성을 판단하는 것이 시험 목적이다. Darcy 법칙 Darcy는 두 지.. Engineering/건축 | 토목 | 수리 공학 2023. 2. 16.

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  일반물리학실험 | 빛의 산란 TIP 1. 전등을 켜고 수조 내의 물과 A4 용지에 비친 빛의 색깔 확인한 후 고찰 2. 우유를 조금 붓고 수조 내의 물과 A4 용지에 비친 빛의 색깔 확인 확인 후 고찰 빛의 산란 햇빛은 보라색에서 빨간색까지 모든 빛깔이 섞여 있는 전자기파의 일종이다. 빛은 대기를 통과해 들어오다가 공기 중의 질소, 산소, 먼지 등과 같은 작은 입자와 부딪혀 사방으로 퍼지게 재방출되는 현상을 말한다. 공기의 작은 산소나 질소 분자들은 가시광선 영역 중에서도 특히 짧은 파장의 빛들을 훨씬 더 효과적으로 산란시킨다. 일단 태양빛이 지구의 대기에 도달하면 가시광선보다도 짧은 파장을 갖는 자외선은 성층권의 오존층에서 대부분이 흡수되어버리고, 대기를 통하여 들어오는 일부 자외선은 대기를 구성하는 분자들이나 작은 먼지 입자들에.. Engineering/물리학 2023. 2. 15.

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  화공기초실험 | 전기전도도 TIP  오스트발트의 묽힘률 (Ostwald’s dilution law)을 이용하여 전기전도도 측정으로부터 25℃에서의 약 전해질인 초산 (CH3CO2H, HOAc)의 이온화 상수 K와 Λ0를 구한다.   실험 요약본 실험에서는 일정 온도에서 약 전해질인 초산 용액을 0.1N부터 2배, 4배, 8배, 10배 묽힌 용액까지 전기 전도도를 측정할 것이다. 전해질 이온이 많을수록 전기전도도는 높아지므로 초산 용액을 희석할수록 전기전도도는 낮게 측정될 것이다. 또한 약전해질인 초산은 온도가 올라가면 이온의 속도가 증가하고 용매의 점성도가 감소하여 이온 간의 정전기적 작용이 줄고, 또 이온화가 증가하기 때문에 온도를 일정하게 조절하는 것이 중요할 것이다.  실험 방법1. 실험 과정1) 진한 초산을 묽혀 0.1 N.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 2. 14.

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  기계공학실험 | 터빈 성능 실험 TIP 본 실험에서는 프란시스 터빈(Francis turbine)에 효율과 일정 낙차로 물을 공급하면서 수량이 변할 때의 수차의 성능 변화를 시험하고 그 성능을 검토하고 시험법을 습득하는 것이 이 실험의 목적이다. 터빈 물이 가지고 있는 에너지를 러너의 작용으로 기계 에너지로 변환하는 기계를 수력원동기(turbine)라 한다. 이는 위치에너지를 가진 물이 수차에 유입할 때에는 속도 에너지 또는 압력 에너지로 변환되고,수차는 이 에너지를 받아 동력(축의 torque)을 발생하게 된다. 이 발생된 동력, 즉 기계 에너지는 그대로 이용되는 경우는 없고 발전기와 직결되어 다시 전기에너지로 변환되어 이용된다.이와 같은 시설을 수력 발전소라 한다. 터빈은 일반적으로 충동 터빈(impulse turbine)과 반동 .. Engineering/기계공학 2023. 2. 13.

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  기계공학실험 | 피로 시험(Fatigue Test) TIP 재료에 응력을 반복해서 가하면(반복해서 변형을 가하면) 파단이 생겨 기계적 강도가 감소한다. 이러한 현상을 피로에 의한 파괴라 한다. 많은 종류의 기계나 구조물들이 사용 중에 파괴되는데, 그 원인은 거의 전부 피로에 의한 파괴라 하여도 과언이 아니다. 피로 시험의 목적은 재료의 피로 강도를 구하는 것과 기계, 구조물의 형상, 크기, 가공법, 하중을 가하는 방법 등이 피로 강도에 미치는 영향을 조사하기 위해서이다. 피로 강도에 미치는 각종 인자의 영향 1. 노치효과 : 기계부재에는 노치 또는 비금속 개재물 등의 재료결함이 존재하고 노치효과를 나타낸다. 이러한 응력 집중에 의해 국부적으로 높은 응력이 발생한다. 인장강도가 높은 재료는 노치효과가 낮은 현상으로 하지 않으면 피로성능이 저하되므로 이들 재.. Engineering/기계공학 2023. 2. 12.

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  현대물리학실험 | 러더퍼드 산란 실험 TIP 원자핵의 존재를 발견한 실험으로 원자의 러더퍼드 모델에 대하여 알아본다. 실험 배경 1910년 러더퍼드의 실험에 의해 새로운 원자 모형이 탄생. 원자의 중심에 원자의 질량의 대부분을 차지하는 원자핵이 있고 그 주변에 전자가 돌고 있는 모형을 고안하다. 모형에 의해 알파 입자의 운동에너지는 충돌 전과 충돌 전이 똑같다. 핵에 의해 주어진 충격 ∫F dt의 결과로 알파입자의 운동량은 초기값 p1에서 마지막 p2로 △p만큼 변한다 즉, 수식 △p = p2- p1 = ∫F dt 과 같다. 가정에 의해 핵은 알파입자가 지나가는 동안 움직이지 않으므로 알파입자의 운동에너지는 충돌 전 후에 변하지 않는다. 그러므로 충돌 전 후에는 운동량의 크기도 변하지 않고 일정하다. p1= p2 = mv 여기서 v는 핵으로.. Engineering/물리학 2023. 2. 12.

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  신소재공학실험 | Cu와 Sn의 합금 제조 및 분석 TIP 본 실험에서 Cu와 Sn의 9:1 합금을 제조하고 분석하는 실험을 하였다. 미세조직관찰(Microstructure), XRD(상 분석), 경도 측정과 같은 분석방법을 통하여 제조한 합금이 어떤 특징을 나타내고, 이론값과 실제실험값을 비교분석해 보고자 한다. 분말 야금 공정 금속재료를 용융된 금속으로 주조하거나, 연화온도에서 단조하는 대신에 금속 분말로 가공하는 방법이다. 1. 장점 ① 비교적 간단한 공정으로 복잡한 형상의 제품을 만들 수 있다. ② 주조에 비해 낮은 온도에서 작업이 가능하다. ③ 각성분의 배합기가 정확하고 또 분말의 혼합이 균일하면 균일한 재질의 제품을 얻을 수 있다. ④ 고용도가 거의 없는 경우에도 합금이 가능하다. ⑤ 손쉽게 다공질 재료를 얻을 수 있다는 것이다. 2. 단점 ①.. Engineering/신소재 공학 2023. 2. 12.

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  기계공학실험 | 피로시험 TIP 운동하는 기계는 시간이 경과하면 강도가 저하되지만 이 속도는 매우 느리고, 재료가 파괴되는 시점을 알기 어렵다. 인장에 의한 파괴에서는 necking이 일어나며 외형적인 변화가 일어나지만 피로에 의한 파괴는 변화가 거의 관찰되지 않는다. 이에 따라 고안된 시험이 피로 시험이다. 재료에 항복 강도 이하의 응력을 반복해서 가하면 파단이 생겨 기계적 강도가 감소한는데, 이러한 현상을 피로에 의한 파괴라 한다. 피로 시험의 목적은 재료의 피로 강도를 구하는 것과 기계, 구조물의 형상, 크기, 가공법, 하중을 가하는 방법 등이 피로 강도에 미치는 영향을 조사하기 위해서이다. S-N 선도(Stress-Number of cycle, 응력-반복 횟수) x축에 반복 횟수, y축에 응력의 크기를 놓고 그래프를 그린.. Engineering/기계공학 2023. 2. 10.

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  일반물리학실험 | 가상 실험 - 자유낙하 TIP 초기속도가 있는 물체의 낙하 거리를 시간당 측정하여 그 물체의 속도와 가속도를 추정해 본다. 자유 낙하 자유 낙하 물체는 초기의 운동 상태에 상관 없이 중력만의 영향 하에서 자유롭게 움직이는 물체이다. 위로 혹은 아래로 던져진 물체와 정지한 상태에서 덜어지는 물체 모두 자유롭게 떨어진다. 어떤 자유 낙하 물체의 가속도도 초기 운동과 상관 없이 아래로 향하며 크기가 같다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 속도 측정장비(초고속 카메라 등)을(를) 준비하고 설치한다. 2) 초기 속도를 줄 수 있는 장비를 설치한다. 3) 0.2초 간격으로 공의 높이를 측정할 수 있도록 조정한다. 4) 초기 속도를 주어 물체를 떨어트린다. 이 때 방향이 지면에 수직이 되도록 유의해서 떨어트린다. [일반물리학실험]가상 실험.. Engineering/물리학 2023. 2. 6.

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  고분자공학실험 | PMMA 무유화 중합 실험 요약 술폰화-p-크레졸(SPC)은 반응에 미세한 불순물로 첨가되어 폴리아닐린의 3차원 나노섬유 입체구조를 합성하게끔 한다고 한다. 여기서 3차원 나노섬유 입체구조는 산화제로 벤조닐과산화물과 같은 용해성의 유기성 용액에 SPC와 로우릴황산나트륨(SLS) 계면활성제를 이용한 유화중합반응으로 형성되었다. 이 때 온도, 교반의 유무, 반응물의 농도 등 반응 환경에 따라 폴리아닐린의 3차원 나노섬유 입체구조 형성이 어떤 영향을 받는지를 연구하였다. 폴리아닐린의 3차원 나노섬유 입체구조는 직경이 40～160㎚였고, 모노머로 사용된 아닐린의 질량의 134 %라는 높은 수득률과 24시간동안 0.1 S/㎝라는 높은 전도율을 나타내었다고 한다. SPC와 SLS농도의 다양한 비율과 다양한 환경에서 얻어진 폴리아닐린의 .. Engineering/고분자공학 2023. 2. 4.

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  일반물리학실험 | 등전위선과 전기장 TIP 주어진 전극 배치에 대해 등전위선과 전기력선을 그려봄으로써 전위와 전기장의 개념을 이해한다. 전위 전위는 단위 전하당 전기 위치 에너지이다. 즉, 정전기장이나 정상전류가 흐르는 전기장 내의 기준점으로부터 어떤 점까지 단위전하를 옮기는 데 필요한 일의 양을 전위라고 한다. 전기장 안의 전하는 전기장으로부터 전기적인 압력을 받는다. 이 때 전기적인 압력이 공간 내에서 불균일하다면 전하는 힘을 받아 가속 운동을 하게 된다. (+)전하 근처가 고전위이며, (-)전하 근처는 저전위이다. (+)전하에서 (-)전하 방향으로 전기장이 형성되며, 양전하는 전기장의 방향으로 가속된다. 중력장에서와 마찬가지로 전기장 내에서도 (+)전하를 전기장의 반대방향으로 이동시키려면 전기력을 거슬러 일을 해 주어야 한다. 전하를.. Engineering/물리학 2023. 2. 4.

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  화공생물공학실험 | DNA 제한효소 TIP Lambda DNA를 임의의 제한효소로 절단하고, 이를 전기영동을 하여 사용된 제한효소의 기작 및 DNA의 대략적인 구조를 분석한다. 제한효소 DNA의 특정한 염기배열을 식별하고 이중사슬을 절단하는 엔도뉴클레아제(핵산분해효소의 하나)로서 유전공학에서 재조합 DNA를 만들기 위해서 사용하는 특수한 효소이다. 제한효소는 그 특성(절단양식이나 활성발현인자 등)에 의해 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ형의 3군(群)으로 대별된다. Ⅰ형효소는 활성발현에 ATP, S-아데노실메싸이오닌 및 마그네슘이온(Mg2+)을 필요로 하고, DNA 속의 인식염기배열로부터 떨어진 부위를 절단하는데 그 위치는 일정하지 않다. Ⅱ형효소는 유전공학에서 널리 사용되는 것으로 활성발현에 마그네슘이온을 필요로 하여 DNA분자의 특정한 염기배열을 인식하고.. Engineering/화학생물공정 2023. 2. 2.

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  건설재료실험 | 철근 인장 실험 TIP 1. 금속재료의 기계적인 성질을 알기 위해 강재에 인장을 가하여 시험한다. 2. KS에 규정되어 있지 않은 강재를 사용하는 경우에는 인장시험을 하여 적당한 응력을 정하기 위해 시험한다. 용어 정리 1. 항복점 보통 변형력이 작은 동안은 변형은 응력에 비례하나, 비례한계를 넘어서 응력을 크게 하면 어떤 값 부 터는 응력은 거의 증가하지 않으며 변형만이 증가하는 현상이 일어난다. 이 현상을 항복이라 고 한다. 즉, stress-strain curve에서 탄성한도가 끝나서 소성변형이 시작되는 지점을 항복점이라 고 말한다. ① 상항복점 : 상항복점은 재하속도, 단면의 형태, 재료의 구성분에 따라 다르게 나타난다. ② 하항복점 : 하항복점은 보통 사용하는 항복강도로써, 재료 특성을 고려할 때 사용한다. 2.. Engineering/건축 | 토목 | 수리 공학 2023. 2. 2.

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  일반물리학실험 | 프랑크-헤르츠 실험 TIP 1. 1914년 프랑크(J. Franck)와 헤르츠(G. Hertz)가 수은 기체에 전자를 충돌시켜서 수은(Hg)의 에너지 상태가 양자화 되어 있는 것을 확인한 역사적인 실험을 재현한다. 2. 본 실험을 통하여 에너지 준위(energy Level)와 여기에너지(excitation energy), 탄성충돌(elastic collision) 등의 개념을 익히고 원자 에너지 상태가 양자화 되어 있음을 직접적으로 관찰한다. 실험 배경 1900년대에 들어와서 원자의 구조에 대한 연구가 활발하게 이루어 졌다. 원자 모델에 대한 여러가지 가설들이 제안되었고 바로 실험에 의하여 확인되었다. 1910년대 초반에 드디어 원자의 형상에 대한 실체를 잡을 수 있었다. 라더퍼드(Rutherford)에 의하여 실험적으로 .. Engineering/물리학 2023. 2. 2.

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  기초전자회로실험 | 직렬 및 병렬 다이오드 회로 TIP 직렬 및 병렬로 구성된 다이오드 회로의 해석 능력을 개발한다. 실험 방법 1. 문턱 전압 Si, Ge 다이오드에 대해서 DMM에 있는 다이오드 검사 기능을 이용하여 문턱전압을 측정하고, 그림 1에서 각 다이오드에 대한 구해진 VT의 값을 기록하라. 2. 직렬 구성 1) 직류전원-다이오드 회로(1) ① 그림 2의 회로를 구성하고 R의 값을 측정하여 기록하라. ② 단계 1)의 결과와 측정된 저항 R을 이용하여 V0와 ID의 이론치를 계산하라. VD의 전압레벨을 기입하라. ③ DMM을 이용하여 VD와 V0전압을 측정하라. 측정된 값으로부터 전류 ID를 계산하라. 순서 ②의 결과와 비교하라. 3. 병렬 구성 1) 직류전원-다이오드 회로(1) ① 그림 5의 회로를 구성하고, R의 측정값을 기록하라. ② V.. Engineering/전자전기공학 2023. 2. 2.

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  일반물리학실험 | 직렬과 병렬 회로 TIP 1. 직렬회로와 병렬회로에서 전류의 흐름을 공부한다. 2. 직렬회로와 병렬회로에서 전압을 공부한다. 실험 요지 전기회로에서 전기 소자를 직렬로 연결하면 이들은 같은 전류 값을 가지고 흐르게 된다. 전기 소자를 병렬로 연결하면 각 소자들 사이에 같은 전압 값을 가지게 된다. 이처럼 직렬과 병렬 회로는 서로 다른 기능을 갖는다. 이번 실험을 통해 전압과 전류 센서를 이용한 전기회로를 통해 작동원리를 이해하고, 두 저항의 직렬과 병렬 회로 사이의 차이를 확인하고, 이를 통하여 두 저항의 등가저항(equivalent resistance)을 옴의 법칙을 이용하여 결정한다. 즉, 저항의 접속은 합성저항이 증가하는 직렬접속과 합성저항이 감소하는 병렬접속이 있다. 직렬접속은 저항의 합이 증가하는 것으로 합성저항.. Engineering/물리학 2023. 1. 29.