반응형 일반물리학실험 | 에어트랙(Air Track) TIP 마찰이 없는 수평 미끄럼판에서 운동하는 물체의 여러 가지 역학적 현상을 관찰한다. 에어트랙(air track)은 압축 공기를 수많은 작은 구멍을 통하여 분출시켜 활차(glider)를 뜨게 함으로써 활차가 마찰이 없이 움직이게 만들어 주는 장치이다. 따라서 마찰이 없는 이상적인 조건하에서 물체의 병진운동, 진동, 충돌 등을 관찰할 수 있으며, 이와 관련된 여러가지 역학법칙 및 보존법칙 등을 확인할 수 있다. 실험 방법 1. Newton의 제 2법칙 1) 아래 그림과 같이 에어트랙의 수평을 잘 맞추어 설치하고 양쪽 끝 가까운 위치 x1과 x2에 포토게이트 계시기와 부속 포토게이트를 놓는다. 2) 활차의 질량 m과 추걸이의 질량을 각각 확인하여 기록하고, 활차와 추걸이를 실로 연결한다. 3) 추걸이에 .. Engineering/물리학 2021. 11. 13. 일반물리학실험 | 뉴턴의 제1법칙 TIP 외부에서 힘이 가해지지 않으면 물체의 운동 상태는 변함이 없다. 관성의 법칙 마찰이 없는 경사면 A에 물체를 놓으면 같은 높이의 B까지 올라갈 것이다. 경사를 달리해서 실험을 해도 같은 높이인 C, D까지 올라갈 것이다. 따라서 곡면을 점점 내려서 한쪽면이 수평이 되게 하면 물체는 원래의 높이까지 올라가기 위해 등속 운동을 할 것이다. 이러한 사고 실험을 통해 마찰이 없으면 수평면에서 물체는 계속 초속도로 운동을 한다는 결론에 이르렀다. 뉴턴은 이러한 갈릴레이의 사고 실험을 정리해서 다음과 같은 결론을 내렸다. "물체에 외부에서 힘이 작용하지 않거나 , 작용하는 힘의 합력이 0일 때 정지하고 있는 물체는 계속 정지해 있고 운동하고 있는 물체는 계속 등속 직선 운동을 한다." 이를 관성의 법칙이라고.. Engineering/물리학 2021. 8. 25. 일반물리학실험 | 탄성계수 측정 TIP 탄성을 지닌 물질을 사용하여 당기는 힘을 바꿔가며 늘어난 길이를 측정하여 탄성계수를 알아본다. 물체에 외력이 작용하면, 늘어나든지 압축되든지 또는 비틀리게 된다. 이와 같이 물체를 변형시키는 힘을 변형력이라 하는데, 이는 단위면적 당 작용하는 힘이다. 그리고 변형은 물체의 변형된 정도를 나타내는 개념이다. 이러한 변형력과 변형이 충분히 작을 때는 이 두 양이 서로 비례하는데 그 비례상수를 탄성계수라 한다. 즉 아래와 같은 관계를 가진다. 탄성계수 = 변형력/변형 실험 방법 1. 실험 과정 1) 그림과 같이 에어트랙 위에 글라이더를 올려놓는다. 2) 에어트랙 끝과 글라이더를 용수철로 연결한다. 3) 처음 위치를 기록한다. 4) 글라이더에 추를 연결한 낚시줄을 연결한다. 5) 도드래를 에어트랙 반대편.. Engineering/물리학 2021. 8. 15. 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. 일반물리학실험 | 완전 탄성 충돌 TIP 탄성충돌 실험과 비탄성충돌 실험을 통하여 에너지보존 법칙과 운동량보존 법칙을 이해한다. 완전 탄성 충돌 두 물체가 충돌할 때 충돌 전의 운동에너지의 합과 충돌 후의 운동에너지의 합이 보존되는 충돌을 완전탄성충돌이라고 한다. 반발계수 e가 1인 경우이다. 간단히 탄성충돌이라고도 하고, 물론 충돌 전후의 선운동량의 합은 보존된다. 두 물체가 충돌하면 충돌 전후의 선운동량과 각운동량은 보존된다. 하지만 충돌 전후의 운동에너지의 합은 보존되기도 하고, 열에너지나 소리에너지 등으로 손실되어 운동에너지가 보존되지 않는 경우도 있다. 표면이 매끄럽고 단단하며 이상적인 물체끼리 충돌하여 운동에너지의 합이 보존되는 경우를 완전탄성충돌이라고 한다. 당구공같이 딱딱하고 매끄러운 물체는 반발계수가 높아서 완전탄성충돌에.. Engineering/물리학 2020. 10. 18. 일반물리학실험 | 완전 비탄성 충돌 TIP 1. 두 물체가 서로 충돌해서 비탄성충돌이 일어났을 때 운동량과 운동에너지가 어떻게 변하는지 계산하고 이해해보자. 2. 에어트랙을 이용한 비탄성 충돌 실험으로써 충돌 전후에 운동량의 보존됨을 알고 운동 에너지의 감소를 알아 보기위한 실험으로써 운동 에너지는 일부가 소실된다. 에어트랙은 압축 공기를 수많은 작은 구멍을 통하여 분출시켜 글라이더를 뜨게 함으로써 글라이더가 마찰이 없이 움직이게 만들어 주는 장치이다. 따라서 마찰이 없는 이상적인 조건하에서 물체의 병진운동, 진동, 충돌 등을 관찰할 수 있다. 비탄성 충돌 중에서 찰흙 덩어리가 벽에 붙어 버리는 경우나 총알이 나무토막에 박혀서 함께 움직이는 경우와 같이 충돌 후에 두 물체가 한 덩어리가 되어 같은 속도로 움직이는 충돌을 완전비탄성 충돌이라.. Engineering/물리학 2020. 10. 13. 일반물리학실험 | 포토게이트 경사면에서의 운동 TIP 마찰이 없는 경사면을 따라 운동하는 물체의 가속도를 측정하고 이를 이용하여 중력가속도를 구한다. 경사면을 내려가며 등가속도 운동을 하는 물체의 이동거리는 마찰이 있지만 이번 실험에서는 마찰이 없는 경사면을 운동하는 물체의 가속도를 측정하고 이를 이용하여 중력가속도를 구한다. 경사면을 따라 내려가며 등가속도(a) 운동을 하는 물체의 이동거리(s)는 다음과 같다. 초기위치는 0으로 하였다. 따라서 경사면을 따라 내려오는 시간 와 이동거리 를 측정하면 물체의 가속도를 구할 수 있다. 경사각을 라 하고 경사면에 마찰이 없다면, 물체의 가속도와 중력가속도와의 관계는 다음과 같다. a = gsinθ 본 실험에서는 마찰이 없는 경사면을 따라 운동하는 물체의 가속도를 측정하고 이를 이용하여 중력가속도를 측정한다.. Engineering/물리학 2020. 9. 3. 일반물리학실험 | 에어트랙을 이용한 무마찰 등속운동 TIP 1. 마찰이 없는 에어트랙 위에서 등속도 운동하는 물체의 속도를 포토게이트를 사용하여 측정한 뒤 뉴턴의 제1법칙과, 에너지 보존 법칙을 실험에서 확인한다. 2. 포토게이트의 사용법을 익히고, 실험값들을 표나 차트를 활용하여 등속(직선)운동의 개념을 이해한다. 관성의 법칙 정지한 물체가 움직이려면 힘을 받아야 한다. 한 방향으로 움직이고 있는 물체가 힘을 받지 않는 다면 어느 방향으로 움직이는 물체는 물체의 속도나 방향 같은 운동 상태가 변하지 않는다. 운동을 하고 있는 물체에 힘이 작용하지 않고, 마찰 같은 외부 힘이 작용하지 않으면 물체의 처음 운동 속도와 방향과 최종 운동 속도와 방향은 같다. 우리는 이것을 등속 운동이라고 한다. 즉 등속 운동은 운동하는 물체에 힘이 작용하지 않으면 정지한 물.. Engineering/물리학 2020. 8. 1. 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. 일반물리학실험 | 포토게이트를 이용한 등속운동 TIP 에어트랙 위에서 등속도 운동하는 물체의 속도를 구하고 포토게이트 시스템의 사용법을 익히자. 1. 뉴턴의 제1법칙 : 물체에 작용하는 알짜힘이 0인 경우, 정지하고 있는 물체는 정지해있고 운동하고 있는 물체는 등속운동을 한다. 2. 관성 : 외부 영향이 없을 때 운동 상태를 유지하려는 성질 3. 등속도 운동(등속 직선 운동) : 물체가 일직선상을 일정한 속력으로 운동하는 것 4. 등속도 운동 그래프 5. 평균속력(v)=거리(l)/시간(T) 실험 방법 1. 실험 과정 1) 포토게이트 타이머와 포토게이트 센서를 연결하고 에어트랙 위에 일정한 거리를 두고 설치한다. 2) 에어트랙 위에 글라이더를 놓은 후, 에어 블로어를 작동시켜 글라이더가 움직이지 않을 때까지 에어트랙의 높낮이를 조절하여 수평을 맞춘다... Engineering/물리학 2019. 12. 5. 일반물리학실험 | 일차원 충돌과 운동량 보존 TIP 마찰이 없는 에어트랙에서 두 입자의 충돌과정은 서로에게 가해지는 힘이 내력뿐이므로, 계의 전체 운동량은 충돌 전 후에 변하지 않는다. 이 실험은 에어트랙위에서 일차원 충돌현상을 이용하여 운동량 보존 법칙을 확인하고 에너지 변화를 살펴본다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 에어트랙을 평평한 테이블에 설치하고 트랙의 수평을 조절한다. 송풍기를 연결하여 공기를 공급한 상태에서 글라이더를 올려놓고 글라이더의 움직임을 보면서 트랙의 수평을 맞춘다. 2) 송풍기의 출력이 너무 강하면 글라이더가 흔들릴 수 있으므로 적당한 세기를 찾아야 한다. 3) 글라이더의 무게와 길이를 잰다. 4) 글라이더 두 개를 범퍼와 비탄성충돌 보조기구가 마주 보도록 놓은 뒤 두 글라이더 사이에 포토게이트를 설치한다. 5) 두 글라이.. Engineering/물리학 2019. 11. 19. 이전 1 다음 반응형