반응형 일반물리학실험 | 질점의 평형 - force table 사용 TIP 힘의 벡터 합성과 분해 그리고 여러 힘의 평형 조건을 실험한다. 실험 배경물체의 평형상태라 함은 물체가 원래의 상태를 변함없이 계속 유지하고 있는 것을 의미하며, 정지상태, 등속직선 운동상태, 등속회전 운동상태 등의 모든 경우를 뜻한다. 따라서, 여러 힘을 받고 있는 물체가 평형상테에 있으려면 다음과 같은 두 가지 조건이 필요하다. 평형상태의 조건은 1) 제 1평형조건 : 선형적인 평형상태, 즉 정지 또는 등속직선 운동상태를 유지하기 유해서는 모든 외력의 합이 0이 되어야 한다, 이를 수식으로 나타내면, ΣF=0 2) 제 2 평형조건 : 회전적인 평형상태, 즉 정지 또는 등속회전 운동상태를 유지하기 위해서는 임의의 축에 관한 모든 힘의 모멘트, 즉 토크의 합이 0이 되어야 한다. 이를 수.. Engineering/물리학 2024. 6. 5. 일반물리학실험 | 도드레 가속도 TIP 애트우드 장치를 이용하여 도르래에 매달린 물체의 가속도를 측정하고, 질량과 가속도의 관계를 이해한다. 애트우드 기계는 여러 개의 추들이 도르래에 실로 연결 된 장치이다. 애트우드의 기계의 양쪽에 매달린 추 질량의 차이는 양쪽 추에 작용하는 알짜 힘을 결정한다. 이 알짜 힘은 매달린 추 양쪽을 가속(무거운 질량은 아래로, 가벼운 질량은 위로)시킨다. 물체에 작용한 힘은 물체의 질량과 가속도의 곱과 같다. Fnet = ma a = Fnet/m 실험 방법 1. 실험 과정 1) 도르래 가속도 측정 실험 장치를 설치한다. 2) 포토게이트를 LAB-QUEST에 설치한다. 3) 실을 도르래에 연결하고, 추를 도르래에 걸려있는 실의 양 끝에 각각 매단다. 이때 실은 바닥으로부터 40㎝ 이상 떨어지도록 설치한다... Engineering/물리학 2023. 10. 23. 일반물리학실험 | 자기 이력 곡선 TIP 강자성 물체에 자기장을 가하여 가해준 자기유도의 함수로 자기화강도(Magnetization)를 추정하여 자기이력곡선을 그린다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 그림과 같이 크기가 같은 솔레노이드 C와 D를 동서방향으로 놓고 그 중앙에 자침을 놓는다. 2) 전원 배치를 완료하고 스위치 K를 off로 놓는다. 3) 자침과 코일이 수직이 되게 설치한다.(나침판의 바늘이 0도에 위치) 4) 시료의 부피를 확인하고 기록한 후 솔레노이드 코일 안에 넣는다. 초기 자화 되지 않은 시료를 제외하고 자침이 약간 변화됨을 볼 수 있을 것 이다. 5) 전원공급기의 전원을 키고 약간의 전류를 흐르게 한다. 6) 적극전환 스위치를 조정하여 전류방향을 교대로 바꿔주면 시료의 자성이 없어지는 지점을 찾을 수 있을 것이다. .. Engineering/물리학 2023. 4. 11. 일반물리학실험 | 단조화 운동 TIP 단조화 운동을 하는 물체에 연결된 고무줄의 탄성 계수를 측정하고 고무줄 연결 방법을 달리하며 물체의 주기를 측정함으로써 단조화 운동의 특성을 알아본다. 훅의 법칙 막대를 ΔL만큼 늘이는 데 필요한 힘의 양을 그래프로 나타내면 대부분의 물질에 대하여 그래프는 선형 영역으로 시작한다. x이 선형 영역 이내이면, 막대를 잡아 늘이는데 필요한 힘은 F=kx 로 k는 그래프의 기울기이다. 이렇게 고무줄을 잡아 당기면 원래 길이로 되돌아가도록 힘이 고무줄에 작용하는데 이를 복원력이라고 한다. 탄성체에 가한 힘과 복원력의 방향은 서로 반대이기 때문에 복원력과 변위의 관계인 훅의 법칙은 다음과 같다. F=-kx 실험 방법 실험 1 훅의 법칙 확인 1) 고무줄 2개를 잘라 이어붙여 고무줄 1을 만들고 고무줄 한쪽.. Engineering/물리학 2023. 3. 27. 일반물리학실험 | 오차론 및 길이 측정 TIP 1. 버니어 캘리퍼 및 마이크로미터를 이용하여 물체의 길이, 원통의 내경, 외경을 측정하여 체적을 구하고, 얇은 판의 두께와 선의 굵기를 측정한다. 2. 구한 데이터를 오차론에 따라 처리하여 보고한다. 오차 참값에서 측정결과를 뺀 것을 의미하며, 오차의 종류로는 계통 오차, 우발오차 과실 오차가 있다. 먼저 계통 오차는 또 기계 오차, 외계 오차, 개인오차가 있다. 기계 오차란 사용하는 기계의 부정확성으로 생기는 오차이고, 외계 오차란 외부 환경의 영향으로 생기는 오차를 의미하고, 개인오차란 측정하는 개인의 선입관으로 생기는 오차이다. 두 번째로 우발오차란 알 수 없는 원인으로 발생하는 오차를 의미한다. 마지막으로 과실 오차는 실험 도중 발생한 과실로 인한 오차를 의미한다. 이러한 오차를 계산하는.. Engineering/물리학 2023. 1. 12. 일반화학실험 | 액체의 비중 측정 TIP 물체가 가지고 있는 부피당 무게의 비로 밀도를 알 수 있고 이를 서로 다른 물질과 비교함으로써 비중을 알 수 있다. 비중 (specific gravity) 어떤 물질의 질량과 이와 같은 체적인 표준물질의 질량과의 비를 비중 (Specific Gvavity) 이라고 한다. 같은 장소에서 측정하면 양자의 무게의 비를 취해도 좋으므로 비중이란 말을 쓴다. 어떤 온도에 있어서의 물질의 비중은 그 물질의 고유한 정수이다. 따라서 비중을 측정하여 순도를 확인해 볼 수 있다. 따라서 비중과 농도와의 관계가 잘 조사되어 있으므로 비중을 측정하여 농도를 아는 것은 공업상이나 실험실에서도 잘 쓰이고 있다. 또 액체의 밀도측정은 압력, 모세관의 내경, 분자용, 도전율, 표면장력, 비점도 등의 측정이나 뷰렛, 피펫의 .. Chemistry/일반화학 2022. 4. 4. 일반물리학실험 | 충격량과 뉴턴 제3법칙 TIP 1. 충격량은 운동량의 변화량과 같다는 내용으로 충격량의 정의의 출발점이 된다. 또한 한 물체가 다른 물체에 힘을 가하면, 그 물체는 그 자체가 가한 힘과 크기는 같고 방향이 반대인 힘을 받는다. 2. 본 실험에서는 충격량이 운동량의 변화량과 같음을 확인하고, 두 물체가 서로 충돌할 때 뉴턴 제3법칙이 성립함을 확인한다. 첫 번째 실험은 운동량의 변화량 충격량이 실제로 같은지 확인하는 실머이다. 운동수레를 떨어진 힘 센서에 충돌시켜 힘과 속도의 그래프를 얻는 작업이 될 것이며, 충격량(I)은 힘에 대한 적분으로 얻고 운동량의 변화량을 ΔP=mv2-mv1식을 이용하여 얻어 보면 거의 일치한 값이 나올 것이다. 두 번째 실험은 작용 반작용의 법칙이 실제로 작용하는지 확인해보는 실험으로써 힘센서가 장착.. Engineering/물리학 2022. 3. 22. 일반물리학실험 | 힘의 평형 - 재택 실험 TIP 물체를 달아 늘어난 고무줄의 길이를 이용하여 고무줄의 장력을 계산하고 힘의 평형이 되는 조건을 이해한다. 물체가 평형 상태에 있으려면 물체에 작용하는 외력의 합과 회전력이 모두 0이 되어야 한다. 이때 물체에 작용하는 모든 힘의 합이 0이 되는 상태를 병진 평형이라 하고 회전력이 0이 되는 경우를 회전 평형이라 한다. 즉, 물체의 평형을 논할려면 다음 두 식이 성립 되어야 한다. 하지만 이 실험에서는 세 힘의 평형만 생각하므로 병진 평형 조건만 만족하면 된다. 본 실험에서 사용하는 고무줄의 경우 탄성이 있으므로 원래의 모양으로 돌아올려는 성질을 갖고 있다. 이때 돌아올려는 복원력의 경우 훅의 법칙으로 설명할 수 있다. F = -kΔx(k는 용수철 상수, Δx는 돌아간 길이) 고무줄에 물체를 매달아.. Engineering/물리학 2021. 10. 21. 기초대기과학실험 | 복사 평형 TIP 물체 (또는 흑체)가 에너지를 흡수하는 과정에서 일어나는 온도의 변화를 파악하며, 거리와 온도와의 관계 및 복사 평형의 개념을 파악한다. 복사 평형 대기 자체를 열을 흡수하고 방출하는 물체로 가정하고 대기 중에서 복사만으로 열이 수송되는 경우를 고려한다. 이 경우 대기는 곳곳에서 복사열 (또는 복사에너지)을 흡수하여 가열되며 또한 복사열을 방출하여 냉각되면서 결국은 균형잡힌 일정한 평형 상태에 달하게 될 것이다. 이와 같은 상태를 복사평형이라고 한다. 실제로 대기는 평형을 유지하지 못하고 복사만으로는 열의 과부족 현상이 발생하며 이는 대기 운동을 유지하는 원동력이 되고 있다. 그러나 지구 전체를 볼 때 지구의 유효 단면적이 받는 태양 복사 에너지와 같은 양의 에너지가 지구 복사에 의하여 공 간에 .. Engineering/대기공학 2021. 9. 23. 일반물리학실험 | 부력 TIP 본 실험은 유체에 잠긴 물체에 작용하여 위로 떠오르게 하는 힘을 부력을 이해하고, 추가 유체 속으로 잠기는 동안 추를 매단 Force Sensor에 측정되는 장력의 변화를 측정하여 그 측정값으로부터 유체의 밀도를 계산할 수 있다는 것을 익힌다. 부력은 유체의 밀도와 추의 밀도에 따라 어떤 영향을 받는지 알아본다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 유체의 부피를 측정하기 위해 준비한 빈 메스실린더의 질량을 측정하여 실험노트에 기록한다. 2) 메스실린더에 유체를 200㎖ 정도 넣고 질량을 측정하여 유체의 부피와 함께 실험노트에 기록한다. 3) 측정한 유체의 부피와 질량을 이용하여 밀도를 계산한다. 유체의 밀도 ρf = 유체의 질량/유체의 부피 이 값이 ‘유체 밀도의 측정값’이다. 4) 버니어캘리퍼스를 .. Engineering/물리학 2021. 5. 20. 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. 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. 일반물리학실험 | 뉴턴의 사과 TIP 지구 중력에 의해 낙하하는 물체의 속력을 측정하여 운동법칙을 찾아내고 만유인력, 쓸림힘과의 관계를 탐구한다. 특히, 빛살문 검출기(photogate detector)로 물체가 어떤 위치에 도달하는 시간과 빠른 물체의 속력을 측정하는 방법과, 컴퓨터를 이용하여 측정한 데이터를 처리하는 방법을 배운다. 고대 그리스 시절부터 인류는 물체가 낙하하는 현상과 달을 포함 행성운동은완전히 분리된 문제라고 생각했다. 뉴턴(I. Newton)은 이 두 문제가 한 문제이며 동일한 법칙에 따르리라는 것을 발견해 냈다. 이 법칙이 바로 만유인력의 법칙이다. 일설에 의하면 뉴턴은 사과나무에서 떨어지는 사과를 보고 만유인력의 법칙을 떠올렸다고 한다. 이것의 사실여부를 떠나서 만유인력현상은 기본적일 뿐만 아니라, 지구의 중.. Engineering/물리학 2021. 2. 18. 일반물리학실험 | 애트우드의 기계 TIP 1. 애트우드의 기계에 대해 알아본다. 2. 물체에 적용되는 힘, 물체의 질량 그리고 물체의 가속도는 서로 어떤 관계가 있는지 알아본다. 물체에 작용한 알짜 힘은 물체의 질량과 가속도의 곱과 같다. 물체의 가속도는 물체에 작용하는 알짜힘에 비례하고 물체의 질량에 반비례한다. 애티우드의 기계란 마찰이 작은 가벼운 도르래와 추를 사용하여, 도르래에 건 실의 양편에 추를 달아 그 움직임을 보고 가속도를 측정하는 실험 장치이다. 실험 방법 실험 1 : 총 질량 상수 1) 바탕화면에 Capstone을 실행하여 Capstone의 장치 도구에서 Hardware Setup icon을 클릭하여 설정 창을 열고 하드웨어 설정 창 안의 Paxco 550 universal interface 그림의 디지털 채널 1을 클.. Engineering/물리학 2020. 11. 17. 일반물리학실험 | 힘의 성분 분해 TIP 물체에 작용하는 힘의 크기는 그 힘과 벡터적으로 합하면 그 크기가 같은 두 개의 힘으로 나눌 수 있다. 즉 하나의 힘을 두 개의 서로 다른 힘으로 나누어 볼 수 있고, 그것을 벡터적으로 합하면 원래의 힘이 된다. 힘의 성분 분해는 힘의 합성과 반대로 x-y 평면의 힘 벡터 F는 x 방향의 Fx, y 방향의 Fy의 합으로 나타 낼 수 있다. 즉 F = Fx+ Fy로 나타 낼 수 있는데 이때, Fx=FCOSΘ, Fy=FCOSΘ과 같고 이는 피타고라스 정리에 의해서 COSΘ= Fx/F SINΘ= Fy/F 로 나타낼 수 있다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 실험도구를 준비한다. 2) F를 측정하는 추 걸이에 질량 추를 걸고 3) FY를 측정하는 추 걸이에 질량 추를 걸고 용수철저울과 첫 번째 도르래가 .. Engineering/물리학 2020. 10. 2. 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. 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. 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. 이전 1 2 다음 반응형
