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  일반물리학실험 | 위로 던져진 공의 운동 TIP 1. 연직 방향으로 던져진 공의 거리, 속도, 가속도의 데이터를 수집한다. 2. 시간-거리, 시간-속도, 그리고 시간-가속도의 그래프를 분석한다. 3. 시간-거리, 시간-속도 그래프의 가장 적합한 방정식을 찾는다. 4. 시간-가속도의 그래프로부터 평균 가속도를 결정한다. 물체의 운동의 방향과 같은 방향으로 힘이 작용하면 물체의 운동방향은 변하지 않고 속력만 일정히 변하는 등가속도 운동을 하는데 우리가 실험하게 될 위로 던져진 공이 이 같은 운동을 한다. 공을 위로 던지면 작용하는 힘인 중력(공기의 저항과 회전으로 인한 유체역학은 생략한다.)과 반대방향으로 작용하여 점점 속력이 느려진다. 그러다 최 정점에서 속력이 결국 0이 되고 다시 떨어지는데 떨어질 때는 중력과 같은 방향으로 물체가 운동하므로 .. Engineering/물리학 2020. 11. 2.

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  일반물리학실험 | 관의 공명과 음속측정 TIP 관 내부에서 일정한 주파수의 음파가 전파될 때 관의 길이의 변화에 따른 음파의 공명현상을 이해하고 그때의 정상파 모양을 관찰하여 공기중의 음속을 측정한다. 정상파는 한 파동이 줄의 한쪽 끝에서 반사되어 되돌아오는 파동과 원래 진행하던 파동 사이의 간섭에 의해 만들어지는데, 중첩되어 최대 진폭을 가지게 될 때 공명이라고 한다. 한쪽 끝이 막힌 폐관에서, 막힌쪽은 마디, 열린쪽은 배가 되어 L = λ/4가 될 때 기본진동이 일어나고, L = 3λ/4일 때 3배진동, L = 5λ/4일 때 5배 진동이 일어난다. 이를 일반화 시키면 (2n-1)배 진동이 일어날 때 L = (2n-1)λ/4, 즉, λ = 4L/(2n-1)이 된다. [Engineering/물리학] - 일반물리학실험 | 관의 공명에 의한 음속.. Engineering/물리학 2020. 10. 30.

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  일반물리학실험 | 전구연결에 의한 합성저항 측정 TIP 여러 가지 방법으로 연결된 전구의 미지저항을 측정하여 옴의 법칙을 확인하고, 저항의 직렬 및 병렬연결법을 익힌다. 실험에 앞서 우리에게 주어진 실험 기구는 전류계와 전압계 그리고 5개의 전구가 꽂혀있는 전구판, 전구와 전구를 직렬 또는 병렬로 연결 시켜주기 위한 금속 도체 그리고 전기를 보내주기 위한 가변 전원이 있었다. 먼저 실험의 안전을 위해 가변 전원의 전원은 나중에 꽂기로 하였고, 5개의 전구를 직렬로 연결하기 위해 지그재그 형식으로 금속 도체를 꽂아 전구를 모두 직렬로 연결 하였다. 그리고 도선집게를 이용하여 전압계와 전류계 그리고 가변 전원에 연결을 하고 최종 적으로 가변 전원의 코드를 꽂아 50v의 출력전압을 주었다. 직렬로 연결된 전구의 처음과 끝 부분을 측정하여 50v의 총 전류와.. Engineering/물리학 2020. 10. 25.

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  일반물리학실험 | 압력에따른 끓는점변화 TIP 압력의 변화에 따라 물이 끓는 온도를 측정하고 압력과 끓는점의 관계를 알아본다. 압력의 변화에 따른 물의 끓는점, 증발, 승화를 알기 위해서는 먼저 상변화에 대한 이해가 필요하다. 온도가 어느 정도 높은 상태에서는 분자가 서로 얽매이지 않고 자유롭게 움직인다. 이런 상태를 기체 상태라고 한다. 온도가 내려가면 분자가 천천히 움직이면서 분자와 분자 사이에 서로 끌어당기는 약한 힘이 작용한다. 이 힘에 의해 분자의 자유도 압력에따른 끓는점변화가 떨어져서 액체 상태가 된다. 그러나 어떤 분자들은 표면에서 외부 에너지에 의해 움직임이 활발해지면서 분자들을 서로 끌어당기는 힘을 끊고 다시 기체가 된다. 이 현상을 증발이라고 한다. 이 현상은 반대로도 일어나 기체가 응축되기도 한다. 실제로는 증발과 응축이 .. Engineering/물리학 2020. 10. 22.

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  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.

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  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.

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  일반물리학실험 | 충돌의 해석 - 1차원 충돌 TIP 1. 여러 가지 충돌 양상을 해석하고 충돌 과정에서 선운동량이 보존됨을 이해한다. 2. 탄성, 완전비탄성 충돌의 여러 경우를 실험하고, 이를 해석함으로써 충돌에 대한 이해를 얻는다. 3. 고립계 내에서의 충돌에 있어서는 그 충돌의 종류에 관계없이 계의 선운동량이 보존됨을 이해한다 무마찰 에어트랙 위에 두 개의 글라이더를 올려놓고, 이 두 글라이더의 마주보는 족에 환형자석을 달고 운동시켜 정면 탄성 충돌시킨 후, 두 글라이더의 충동 전후의 속도를 포토게이트 타이머 시스템을 이용하여 측정한다. 한편으로는, 두 글라이더의 마주보는 쪽에 청테이프를 말아 붙인 후 완전비탄성 충돌시키고, 역시 두 글라이더의 충동 전후의 속도를 포토게이트 타이머 시스템을 이용하여 측정한다. 이 두가지 양상의 충돌에서 글라이더.. Engineering/물리학 2020. 10. 6.

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  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.

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  일반물리학실험 | 평판의 굴절률 측정 TIP 굴절과 반사 특성을 이용하여 투명 평판의 굴절률을 측정한다. 투과광에 의한 굴절률 측정 소개 입사한 광선의 일부는 반사된다. 유리면에서부터 튀어나오듯이 멀어져 갈 수 있다. 나머지는 표면에서 굴절이된다. 유리면을 통과해서 그 안으로 들어갈수 있다. 광선이 경계면에 수직으로 입사한 경우를 제외하고는 모든 경계면에서 광선의 진행 방향은 항상 바뀐다. 입사광선이 경계면을 만나 휘어진다. 실험 방법 1. 투과광에 의한 굴절률 측정 방법 1) 실험판에 광학용 레일을 M6나사를 이용하여 흔들리지 않게 고정한다. 2) 그림과 같이, 광학용 레일의 맨 왼쪽 끝에 레이저를 놓고, 그 앞에 실틈을 두고, 레일의 맨 오른쪽에 각도판을 정렬한다. 3) 각도판의 중심선에 실핀을 끼우고, 각도판의 외부회전판에 스크린을 세.. Engineering/물리학 2020. 9. 27.

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  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.

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  일반물리학실험 | 구면 수차 그림과 같은 구면렌즈에서는 근축광선과 원축광선의 초점이 다르기 때문에 구면수차가 발생한다. 이는 렌즈의 중심부의 곡률과 바깥부분의 곡률이 다르기 때문에 입사하는 평행광이 법선과 이루는 각도가 다르기 때문에 나타난다. 이로 인해 원축광선은 원축광선보다 가까운 위치에 초점을 맺게 되며 근축광선은 원축보다 먼 점에 초점이 맺히게 된다. 이 때 근축광선과 원축광선의 초점의 위치에 따른 거리는 종구면수차라고 한다. 이 실험에서는 종구면 수차의 관측을 목표로 한다. 종구면수차의 관측을 위하여 지름 1㎜의 핀홀을 사용하여 근축광선의 초점거리를 측정하고 지름 10㎜와 30㎜의 구면수차판을 이용하여 원축광선의 초점거리를 측정한다. 또한 초점거리가 50㎜, 250㎜의 두 렌즈를 이용하여 구면수차를 측정한다. 실험 방법 1.. Engineering/물리학 2020. 9. 10.

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  일반물리학실험 | 고체 비중 및 액체 밀도 TIP Archimedes 원리를 응용한 Jolly 용수철저울을 사용하여 고체의 비중을 측정하고 Bernoulli 방정식을 이용하여 Hare 장치로부터 액체의 밀도를 측정한 후 문헌 값과 비교함에 있다. 실험 방법 1. 고체의 비중 ① Jolly의 고체 비중 측정장치에 용수철을 매달고 용수철과 거울자가 평행하도록 반사되는 상을 이용하여 다리를 조정한다. ② 측정고리를 용수철에 매달고 P와 거울의 상 P`가 일치할 때 측정고리의 지표(P)가 가리키는 기준 눈금 y0를 읽는다. ③ 가동 받침대를 고체 시료가 닫지 않도록 충분히 내려 놓은 후 측정고리에 고체시료를 걸어 측정고리 지표(P)와 거울의 상(P`)이 일치하는 눈금 y1을 읽는다. ④ 200㏄의 물을 넣은 비커를 가동 받침대 위에 올려놓은 후, 고체 .. Engineering/물리학 2020. 9. 7.

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  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.

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  일반물리학실험 | 교류 회로와 수동 소자의 이해 TIP 1. 맥놀이 2. RC 회로(R =502.3Ω, C = 224.7nF) 3. RL 회로(R = 50Ω, 2200µH) 맥놀이 맥놀이란 주파수가 비슷한 두 개의 파동이 간섭을 일으켜서 새로운 합성파가 만들어지는 현상이다. 새롭게 만들어진 합성파는 원래의 주파수의 중간값을 가지며 주기적으로 세기가 변화한다. 수학적으로 나타내면 가 합성되면 합성파는, 으로 나타난다. 이것을 해석하는 방법은 cos 항은 이 파의 전체적인 모양을 결정하고 sin 항은 진폭을 변화시키는 것으로 해석하는 것이다. 우리가 사용한 파는 Ch 1은 1.84V, 진동수 619.0Hz를 가진 파이며, Ch 2에서는 4.88V, 진동수 620.4Hz를 가지는 파였다. 위 식에 따라 계산을 해보면 이론적으로 전체적인 파의 진동수는 약 8.. Engineering/물리학 2020. 8. 30.

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  일반물리학실험 | 축전기의 충방전 TIP 축전기의 충전과 방전현상의 관측을 통하여 그 변화가 지수함수를 따르는지 확인한다. 또한 시간 상수의 의미를 확인한다. 두 도체판 사이에 두고 전압을 걸면 은극에는 (-)전하가 양극에는 (+)전하가 같은 크기로 모인다. 이 때 모이는 전하량은 전압에 비례한다. 축전기는 이런 원리를 이용하여 전자회로에서 전하를 충전하거나 방전하는 역할을 한다. 이상적인 평행판 축전기의 경우, 축전기의 전기용량 C의 크기는 면적에 비례하고, 전극사이의 거리 d에 반비례한다. 전극 사이의 유전체의 유전율을 라고 하면, C =A/d 이다. 충전기의 충전하려면 도체판에 기전력 원을 연결해야 한다. 직렬로 축전기를 연결하고 스위치를 닫아 회로를 연결하면 기전력원은 회로에 전류를 흐르게 하고 축전기의 판 위에 +q 와 -q 전.. Engineering/물리학 2020. 8. 22.

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  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.

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  일반물리학실험 | 솔레노이드 내부의 자기장 측정 TIP 1. 전류가 흐르는 솔레노이드의 내부에 형성되는 자기장을 측정함으로써, 전류가 흐르는 도선은 그 주위에 자기장을 생성한다는 것을 확인한다. 2. 자기장 내에서 전류가 흐르는 도선은 자기력을 받는다는 것을 확인하고, 이를 통해 자기력을 이해한다. 솔레노이드 내부에 ㄷ자형 도선을 가진 전류천칭을 넣고 솔레노이드와 전류천칭에 직류전류를 공급한다. 그러면, 솔레노이드에 흐르는 전류는 그 내부에 균일한 자기장을 형성하고,전류천칭에 흐르는 전류는 솔레노이드의 자기장에 내에 놓인 전류도선이 되어 자기력을 받아 천칭의 회전축을 대하여 회전하게 된다. 이때, 천칭이 회전하지 않도록 천칭의 한쪽에 분동을 올려놓으면, 분동의 중력에 의한 토크와 전류도선에 작용하는 자기력에 의한 토크는 회전평행을 이루게 된다. 이러한.. Engineering/물리학 2020. 8. 14.

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  일반물리학실험 | 금속의 선팽창 계수 측정 TIP 구리, 놋쇠, 알루미늄 세 가지로 실험을 하여 시간에 따른 온도변화, 시간에 따른 Angular position 변화에 대한 그래프를 측정하는 선팽창 계수를 알아 본다. 대부분의 물체는 온도가 상승함에 따라 그 물체를 형성하고 있는 분자들의 열 운동에 의해 팽창을 한다.따라서 금속 막대는 열을 받으면 그 길이가 늘어날 것이다. 여러 개의 금속 막대를 이용하여 열에 의한 선팽창 계수 α 의 값을 측정할 수 있다. 어떤 금속 막대의 0℃ 의 길이를 L0 라 하면, 온도에 따라 그 길이가 변하므로 t℃ 에서 이 막대의 길이 L은 으로 나타낼 수 있다. 여기서 α, β, γ , …는 물질의 특성에 관계되는 매우 작은 값의 상수이다. 그러나 β 이하의 항은 α 에 비해 매우 작아서 측정하고자 하는 온도범위.. Engineering/물리학 2020. 8. 9.