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  일반물리학실험 | 기주공명을 이용한 음속 측정 TIP 1. 스마트폰을 사용하여 소리굽쇠역할을 대신할 진동수 어플리케이션을 깔고, 진동시켜 소리의 파동이 유리관 내를 전파하도록 하고 정상파가 되는 공명 조건을 찾아 음파의 파장을 구하여 공기 중 음속을 측정한다. 2. 본 실험은 기주 공명 장치의 공명 현상을 이용해서 음파의 파장을 측정하고 그 파장과 우리가 이미 알고 있는 스마트폰앱(소리굽쇠의 진동수)를 이용해서 그 소리의 파장을 측정함으로써 공기 중의 음속을 알아보는 실험이고, 그 측정된 음속과 이론적인 음속의 차이를 비교해 보는 실험이었다. 기주의 진동 유리병 입구 근처에 입을 대고 세게 불면 소리가 난다. 이것은 뿜어낸 공기가 유리병 끝에 부딪쳐 관 내의 공기 기둥을 진동 시켜 종파를 만들기 때문이다. 이 때 관내에서는 입사파와 반사파가 중첩 현.. Engineering/물리학 2020. 8. 4.

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  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.

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  일반물리학실험 | 탄동진자를 이용한 운동량 보존 법칙 TIP 1. 실제로 탄환의 속력을 측정하는 방법을 알아본다. 2. 탄동진자와 충돌 전후의 운동량 보존을 알아본다. 운동량 보존법칙 운동량 보존법칙은 에너지 보존법칙과 함께 자연현상을 지배하는 기초법칙이다. 운동의 제2법칙에 따르면 힘은 질량과 가속도의 곱 또는 운동량의 시간변화율로 나타난다. 따라서 외부의 힘이 작용하지 않거나 합력이 0이면 물체의 운동 상태는 변하지 않고 관성을 유지한다. 이런 관성계에서 운동량의 총합은 항상 변하지 않고 보존된다. 여러 개의 물체로 이루어진 계의 경우, 물체끼리 충돌할 때 각각의 운동량은 바뀌지만 결국 전체의 총합은 변하지 않는다. 이것을 이용하여 충돌 후의 속력 변화를 계산할 수 있다. 완전탄성충돌 뿐 아니라 비탄성충돌이 일어나도 전체의 운동량은 보존된다. 반면 운동.. Engineering/물리학 2020. 7. 25.

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  일반물리학실험 | 교류 회로에서의 축전기와 유도기 TIP 교류 회로에서 축전기와 유도기의 역할을 알아보고, 축전기 또는 유도기가 있을 때 전압과 전류의 위상차를 알아본다. 교류 회로교류 전기를 공급하는 교류 전원과 회로 소자들로 구성된다. 교류 전원의 출력은 사인파 모양이며 시간에 따라 다음과 같이 변화한다. 이 때 v는 순간 전압, Vmax는 교류 전원의 최대 전압, f는 진동수이다. 순수 저항 회로에서 전류와 전압은 시간에 따라 동일하게 변하기 때문에 서로 보조를 맞춘다. 전류와 전압이 동시에 최댓값에 도달하므로 전류와 전압은 위상이 같다고 한다. 축전기가 있는 교류회로에서는 전류와 전압이 동일하게 변하지 않는다. 축전기 양단에 전압이 걸리면, 교류 전압은 전류가 최댓값에 도달하고 시간이 약간 지나서 최댓값에 도달한다. 이 때 걸리는 시간은 1/4주.. Engineering/물리학 2020. 7. 20.

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  일반물리학실험 | 빛의 회절과 간섭 측정 TIP Young의 2중 슬릿에 의한 빛이 간섭무늬를 관찰하여, 빛의 파동성을 이해하고 파장을 구한다. 토마스 영(Thomas Young)은 1801년 빛에 의한 간섭현상을 발견하여 빛의 파동성을 세웠다. 간섭이란 두 개의 파동이 서로 중첩되어 어떤 공간에서의 세기분포가 어느 점에서는 극대가 되고 다른 점에서는 극소가 되는 현상을 말한다. 간섭을 일으키기 위해서는 두 광원 사이에 간섭성이 있어야 하는데, 이는 두 파동이 같은 진동수 및 상대적 위상이 일정하게 유지되어야 한다. 그림 1에서와 같이 두 개의 슬릿 B, C에서 나온 빛의 간섭을 생각하자. 슬릿 A를 통과한 빛은 회절에 의하여 퍼져 나가서 슬릿 B, C에 도달한다. 따라서 슬릿 B, C는 간섭성이 있는 두 광원으로 볼 수 있으며, 이로부터 회절.. Engineering/물리학 2020. 7. 13.

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  일반물리학실험 | 빛의 회절 및 간섭 TIP 빛의 파동성인 간섭과 회절현상을 이해하기 위하여 레이저 광원과 단일, 이중슬릿을 이용하여 정밀하게 측정한다. 입자의 진행경로에 틈이 있는 장애물이 있으면 입자는 그 틈을 지나 직선으로 진행한다. 이와 달리 파동의 경우, 틈을 지나는 직선 경로뿐 아니라 그 주변의 일정 범위까지 돌아들어간다. 이처럼 파동이 입자로는 도저히 갈 수 없는 영역에 휘어져 도달하는 현상이 회절이다. 회절의 정도는 틈의 크기와 파장에 영향을 받는다. 즉, 틈의 크기에 비해 파장이 길수록 회절이 더 많이 일어난다. 실험 방법 1. 단일슬릿 실험 (단위는 ㎜) 1) 단일슬릿의 D선을 레이저에 고정시킨다. 2) 싱글슬릿을 통과한 레이저가 벽에 도달하면 도달한 레이저의 중심부터 어두운 곳까지의 거리와 벽과 슬릿까지의 거리를 측정한다.. Engineering/물리학 2020. 7. 9.

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  일반물리학실험 | 모터와 발전기 모터는 원형이나 사각형의 코일에 전류를 흘려 보내줌으로써 자기장이 형성되고 양 쪽에 부착된 자석과의 인력으로 인해 이동하고 또 전류의 방향을 바꿈으로써 원래 가려던 방향의 자석과 척력이 작용하고 반대쪽의 자석과 인력이 작용하여 코일이 이동한다. 이것을 반복하면서 코일을 회전시키는 것인데 이때 전류의 방향을 계속 바꿔주어야 하므로 교류를 써야한다. 발전기는 전자기 유도 법칙에 의해서 자기장이 변화할 때 전류가 생기고 자속의 변화가 증가할 때 전류의 세기가 증가한다. 킥보드의 바퀴나 버스카드를 예로 들 수 있다. [일반물리학실험] 모터와 발전기 레포트 1. 실험 이론 및 원리 1.1. 실험 배경 모터는 원형이나 사각형의 코일에 전류를 흘려 보내줌으로써 자기장이 형성되고 양 쪽에 부착된 자석과의 인력으로 인해.. Engineering/물리학 2020. 7. 3.

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  일반물리학실험 | 수면파를 이용한 도플러효과 TIP 수면파의 전달과정을 살펴보고 파장과 속도를 측정하여 이론식과 비교한다. 수면파 [水面波, water waves] 두 매질 사이의 경계면에서 나타나는 파동으로 경계면에 대해 수평방향으로 진행한다. 일반적으로 물의 운동에서 볼 수 있으며 물입자가 수직방향으로 반복운동하는 성분을 가지고, 수평방향으로 위상변화가 전달된다. 수면의 표면파와 물속의 경계면의 내부파로 이루어져있으며 전파속도는 파장의 제곱근의 값에 비례한다. 실험 방법 실험1. 수면파의 파장 및 속도의 측정 1) 실험 장치를 구성하고 각 케이블을 연결한다. 2) I-CA System를 여결하고 카메라의 화상이 Physicsview를 통하여 전송되는 것을 확인 한다. 이때 카메라가 수조의 가운데 위치에 오도록 설치하여야 한다. I-CA syst.. Engineering/물리학 2020. 6. 16.

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  일반물리학실험 | 횡파 진행 운동 TIP 실험 1 : 파동을 생성시켜 파동의 시간, 속도를 알고 위상 변화를 알아보자. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 실험을 시작하기 위해 횡파 모형기를 접어서 세우고 다시 벌어지지 않게 고정시킨다. 2) 횡파 모형기의 맨 끝부분의 막대를 잡고 위아래로 한번 흔들어 주어 파동을 만든다. 3) 이 파동의 운동을 관찰하고 동영상으로 찍어 주기(T)를 알고 정해진 거리를 통해 파동의 속도를 구한다. [일반물리학실험]횡파 진행 운동 레포트 두 개의 횡파 모형기를 세운다.(하나는 막대의 길이가 일정한 횡파 모형기이고 또 다른 하나는 막대의 모양이 사다리꼴인 횡파 모형기를 사용한다.) 두 횡파 모형기를 연결시켜 한 물체가 되게 � www.happycampus.com Engineering/물리학 2020. 6. 11.

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  일반물리학실험 | 밀리컨 기름 방울 실험 - Millican Oil Drop TIP 1. 대전된 기름방울을 균일한 전기장 속에서의 운동으로부터 기름방울의 전하를 직접 측정하, 측정한 전하가 전자 전하의 정수배라는 사실로부터 전자의 전하를 구한다. 2. 밀리컨 유적실험을 실제로 수행 함으로써 기본전하(전자의 전하)를 측정해 보고, 또한 그 기본전하가 양자화 되어있다는 것을 확인함으로써 양자화를 실험적으로 확인해 본다. 밀리컨의 기름방울 실험에 대한 역사적인 배경 1897년 J.J.Thomson은 약 1840회에 걸친 측정을 통해 수소원자 보다 작은 질량을 가진 음으로 대전된 미립자 (그는 corpuscles 라 불렀다. 그리고 이것은 ‘음극선’이라 번역 된다.)를 발견 하였다. 이와 비슷한 결과는 George FitzGerald와 Walter Kaufmann 에 의해서도 발견 되었.. Engineering/물리학 2020. 6. 7.

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  일반물리학실험 | Faraday의 얼음통(Ice Pail) 실험 TIP 1. 마찰에 의해 유도된 정전기의 양과 극성을 측정해보고 마찰전기의 특성을 이해한다. 2. 도체들의 전위와 배치에 따라 도체 표면에 분포하는 표면전하의 밀도를 측정하여 정전기유도 현상을 이해한다. 정전유도 도체에 대전체를 가까이할 때 전기장의 영향을 받아 물체 표면에 전하가 유도되는 현상을 말한다. 대전체와 가까운 쪽에는 대전체와 다른 종류의 전하가 나타나고 먼 쪽에는 같은 종류의 전하가 나타난다. 이유는 같은 종류의 전하 사이에는 서로 미는 힘이 작용하고, 다른 종류의 전하 사이에는 끌어당기는 힘이 작용하기 때문이다. 마찰판을 Faraday 얼음통 안에 넣고 접촉시키면 마찰판의 정전기는 도체 통으로 이동하게 된다. 정전기평형상태에 있는 도체는 내부의 전기장이 0이여야 하고 도체 내의 과잉전하는 .. Engineering/물리학 2020. 6. 3.

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  일반물리학실험 | 회전운동에 의한 구심력의 측정 TIP 일정한 각속력으로 원 운동하는 물체에 작용하는 구심력을 측정하여, 이 힘의 크기가 회전반경과 회전속도와 어떤 관계인지 알아본다. 구심력 원운동하는 물체의 가속도가 원의 중심을 향하는데, 가속도의 방향과 힘의 방향이 같으므로 원운동하는 물체에 작용하는 힘도 원의 중심을 향한다. 이처럼 물체를 원운동 하게 만드는 힘을 구심력이라고 한다. 원운동에서 가속도의 크기는 이므로 구심력의 크기는 이 된다. 원운동을 하는 모든 물체에는 구심력이 작용한다. 구심력이 작용하지 않는 원운동은 없다. 이러한 구심력의 역할 을 하는 힘에는 실의 장력, 마찰력, 만유인력, 전기력이 있다. 먼저, 물체를 실에 매달아 원 운동시킬 때 구심력이 실의 장력이다. 만약 실을 끊으면 구심력인 실의 장력이 사라지므로 원운동을 할 수 .. Engineering/물리학 2020. 5. 27.

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  일반물리학실험 | 강체의 공간운동에 의한 역학적 에너지 보존 TIP 경사면과 원주 궤도를 따라 금속구를 굴리는 과정에서 구의 회전 운동에너지를 포함하는 역학적 에너지의 보존을 살펴본다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 강체 공간운동장치를 그림 3과 같이 끝점 C가 수평을 유지하도록 실험대에 장치하고 트랙으로부터 지면까지의 거리 y를 측정한다. 2) 구의 출발점의 높이를 변화시켜 가면서 구가 원형트랙의 꼭짓점 T를 간신히 접촉하면서 지나갈 때의 출발점의 높이 h를 측정한다. 3) 구가 낙하되리라고 추정되는 위치에 먹지와 갱지를 깔고 과정 2)에서 정한 높이 h에서 구를 굴려내려 수평거리 x를 5회 측정한다. 4) 점 C에서 구의 속력 v(실험)를 x와 y를 사용하여 계산한다. 5) 식 (2)에 h값을 대입하여 구한 구의 속력 v(이론)와 비교한다. 6) v(실험)와.. Engineering/물리학 2020. 5. 24.

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  일반물리학실험 | 힘과 가속도 TIP 일정한 크기의 중력을 수레에 가하면서 시간에 대한 수레의 속도 변화를 측정하여 등가속도 운동을 이해하고 힘의 크기와 수레의 가속도 및 질량의 관계를 구하여 Newton의 제2법칙을 이해한다. 한 입자의 운동량의 변화는 다른 입자와의 상호 작용에서 기인하는데, 이 상호 작용은 힘이라는 개념으로 나타낸다. Newton의 제2법칙으로부터 힘 F는 위 식과 같이 나타내고 이 식은 “한 입자의 운동량의 시간 변화율은 입자에 가해진 힘과 같다”라는 것을 나타낸다. 실험 방법 실험 1. 일정한 힘에 의한 수레의 운동 1) 수평조절나사를 돌려 수평을 맞추고 수레가 스스로 굴러가지 않음을 확인한다. 트랙 위의 눈금자가 실험자에 가까운 쪽을 향하도록 트랙의 방향을 정한다. 2) 수레와 추걸이의 질량을 측정한다. 3.. Engineering/물리학 2020. 5. 20.

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  일반물리학실험 | 관성 능률 측정 TIP 1. 관성 능률의 개념을 이해하고, 반지형 물체와 원반의 관성 능률을 측정하여 이론값과 비교하여 본다. 2. 관성 능률의 개념을 이해하고, 가운데 부분이 비어있는 원통형 물체를 회전시켜서 그 물체의 관성 능률을 측정해 본다. 관성능률(관성모멘트) 회전하는 물체가 그 때의 상태를 유지하려고 하는 에너지의 크기를 말한다. 관성모멘트는 I로 표시하고, 단위는 ㎏·㎡이다. 회전운동을 병진운동과 비교하였을 때, 회전운동에서의 관성모멘트는 병진 운동에서의 질량과 유사한 성질을 갖는 물리량이다. 회전하는 물체가 회전을 계속하려는 성질인 회전 관성은 물체의 전체 질량과 질량 분포 상태에 따라 달라진다. 따라서 관성 모멘트는 물체가 외부의 토크에 얼마나 민감하게 반응하는지를 나타내는 양으로서, (각 입자의 질량).. Engineering/물리학 2020. 5. 14.

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  일반물리학실험 | 전위계차에 의한 기전력 측정 TIP 습동선형 전위차계를 사용하여 표준전지를 기준으로 미지전지의 기전력을 측정하고, 단자전압과 비교 분석한다. 기전력과 ohm의 법칙 기전력이란 전지나 발전기와 같이 회로에서 일정한 전류가 흐르도록 두 극 사이의 전위차를 유지시켜 주는 능력을 기전력이라 한다. 즉, 쉽게 설명해서 전기를 물에 비유 한다면 전압은 수압에 비교 될 수가 있다. 수위가 다른 두 개의 수조를 두고 높은 수위를 가진 곳에 서 낮은 수위를 가진 곳에 물길을 만들어주면 수위가 높은 수조에서 낮은 수조로 물이 흐르게 된다. 그리고 어느정도의 시간이 지나면 두 개의 수조에 수위가 같아져서 물의 흐름이 멈추게 된다. 그러나 여기에 물 펌프를 설치한다면 수위차를 계속 유지할수 있어서 물은 계속 흐를 것이다. 이때! 물길이 물이 흐르기 좋은.. Engineering/물리학 2020. 5. 10.

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  일반물리학실험 | 빛의 전파와 역제곱 법칙 TIP 1. 광원(스스로 빛을 발하는 물체)에서 방출되는 빛의 밝기가 어떤 물리량이 거리의 제곱에 반비례하는 역제곱의 법칙을 따르는 것을 확인한다. 즉 측정되는 빛의 세기가 거리의 제곱에 반비례하는 것을 확인한다. 2. 빛의 역제곱 법칙=광원으로부터 거리 제곱의 역수로 빛의 복사속이 감소하는 법칙을 말한다. 역제곱의 법칙 전파되는 양을 다발로 표현하면 한 점에서 발산되는 다발의 양은 그림과 같이 표현할 수 있다. 그림을 쉽게 생각하면 거리r에서 하나의 단위 면전을 통과한 다발은, 거리가 2r인 곳에서는 4개의 단위면적을 통과하게 된다. 다발의 밀도는 면적에 반비례하고 면적은 거리의 제곱에 비례하므로 다발의 밀도는 거리의 제곱에 반비례한다. 역제곱법칙은 위에서도 서술하였듯이 어떤 물리량이 거리의 제곱에 반.. Engineering/물리학 2020. 5. 7.

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  일반물리학실험 | 유도기전력 TIP 시간에 따라 크기가 변하는 자기다발 속에 코일이 놓이면 기전력이 유도된다. 이 유도기전력이 자기장의 크기, 코일의 단면적 및 코일의 감긴 횟수에 따라 어떻게 변하는지를 측정하여 패러데이 유도법칙을 이해한다. 페러데이의 유도법칙 전류고리를 통과하는 자기장선의 수가 변할 때 이를 억제하는 방향으로 전류고리에 기전력이 유도되는 법칙이다. (엄밀히 말하면 ‘억제하는 방향으로～’ 이 말은 렌츠의 법칙이나 여기선 이를 페러데이의 유도법칙에 포함하였다.) 이를 정량적으로 설명한다면 다음과 같이 설명할 수 있다. 먼저 자기장수의 정의가 필요하므로 자기다발을 다음과 같이 정의한다. 그렇다면 페러데이 법칙은 ‘전류고리에 유도되는 기전력 의 크기는 전류고리를 통과하는 자기다발 ΦB의 시간변화율과 같다.’ 라고 설명 .. Engineering/물리학 2020. 4. 30.