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  일반물리학실험 | 에어테이블을 이용한 경사면에서의 중력 가속도 측정 TIP 마찰이 없는 경사면을 따라 운동하는 물체의 가속도를 측정하고 이를 이용하여 중력가속도를 측정한다. 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. 본 실험에서는 마찰이 없는 경사면을 따라 운동하는 물체의 가속도를 측정하고 이를 이용하여 중력가속도를 측정한다. 실험 방법 1.. Engineering/물리학 2019. 12. 9.

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  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.

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  일반물리학실험 | 고체의 열팽창 TIP 1. 증기발생기에서 생성된 수증기를 금속관 안으로 통과시킴으로써 금속관의 온도를 변화시킨다. 이러한 온도변화에 따라 금속관의 길이 변화가 관측된다. 이 실험치를 이용하여 금속의 선팽창계수를 결정한다. 여러 금속들의 선팽창계수를 결정하고 이를 통해 금속의 종류에 따른 열팽창 현상을 비교, 분석한다. 2. 대부분의 물체는 온도가 상승함에 따라 그 물체를 형성하고 있는 분자들의 열운동에 의해 팽창을 한다. 선팽창은 고체의 길이가 온도에 따라 변화하는 것을 말하며, 일반적으로 고체의 체적이 온도에 의해 변화되는 것을 체팽창이라 한다. 3. 온도가 올라감에 따라 물질이 일정한 비율로 팽창하는 것을 확인하고, 열팽창계를 이용하여 고체재료(황동, 스틸, 알루미늄)의 열팽창 현상을 이해한다. 4. 금속 막대를 .. Engineering/물리학 2019. 12. 1.

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  일반물리학실험 | 고체의 열팽창계수 TIP 1. 대부분의 물체는 온도가 상승함에 따라 그 물체를 형성하고 있는 분자들의 열운동에 의해 팽창을 한다. 선팽창은 고체의 길이가 온도에 따라 변화하는 것을 말하며, 일반적으로 고체의 체적이 온도에 의해 변화되는 것을 체팽창이라 한다. 2. 디지털 온도계 및 온도 센서와 증기발생기, 다이얼 게이지를 이용해 온도 증가에 따른 물체의 팽창을 알아본다. 특히, 여러 가지 물체 중 금속 2가지 알루미늄과 구리를 가지고 실험을 해서 온도에 다른 선팽창계수를 측정해 보고, 문헌 값과 비교해 오차율을 구한다. 3. 온도가 올라가면 물체는 일정한 비율로 팽창함을 확인하고, 여러 가지 금속 막대의 온도에 따른 선팽창계수를 측정해 보아 물질에 따라 고유한 값을 가짐을 이해한다. 약간의 예외를 제외하고 고체는 온도가 .. Engineering/물리학 2019. 11. 27.

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  일반물리학실험 | 뉴턴링 곡률반경 측정 TIP 단색광에 의하여 뉴턴의 원무늬를 만들고 구면의 곡률반경을 측정한다. 그림 1과 같이 평면 유리판 위에 곡률반경(R)이 큰 평볼록렌즈를 올려 놓으면 렌즈의 곡면과 평면 유리면 사이에 얇은 공기층이 생긴다. 여기에 수직으로 파장이 λ인 단색광을 입사시키면 렌즈의 구면에서 반사한 빛과 유리판의 표면에서 반사한 빛이 서로 간섭을 일으켜 위에서 보면 둥근 간섭무늬가 나타난다. 그림 1에서와 같이 어떤 점에서의 공기층의 두께 d와 원무늬의 반경 r사이에는 다음과 같은 관계식이 성립한다. 공기층이 얇기 때문에 위에서 입사된 빛과 렌즈의 구면이나 평면 유리판의 표면에서 반사한 빛은 나란히 진행할 것이다. 그러나, 평면 유리판의 표면에서 반사하는 빛은 밀도가 작은 매질에서 큰 매질로의 경계면의 반사이므로 위상이 .. Engineering/물리학 2019. 11. 23.

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  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.

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  일반물리학실험 | 탄젠트 검류계 - 암페어의 법칙 TIP 1. 탄젠트 검류계의 특성을 이용하여 Ampere의 법칙을 알 수 있다. 2. 직선도선, 원형선 및 솔레노이드 코일에 전류가 흐를 때 도선주위의 자기장의 세기를 측정하여 이론적인 자기장 분포곡선과 일치하는가를 알아보고 암페어의 법칙 및 비오-사바르의 법칙이 성립하는가를 확인한다. 탄젠트 검류계에서는 코일에 의해서 생긴 자기장과 지구자기장의 수평성분의 합이 코일 중심에 있는 나침반에 의하여 관측된다. 따라서 자침의 회전각에 의해 코일의 전류를 알아낼 수 있다. 본 실험기기는 코일 감은수 10, 20, 40 Turn의 실험을 할 수 있다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 자침의 북극이 0°가 되게 탄젠트 검류계를 배치한다. 2) 코일 면이 동서방향이 되게 배치한다. 3) 탄젠트검류계, 직류전원, 멀티.. Engineering/물리학 2019. 11. 15.

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  일반물리학실험 | 평행판 전극의 전기력 측정 TIP 두 개의 나란한 금속 판을 대전시켜 이들 사이의 전기력을 측정하고 평행판 축전기의 특성을 이해한다. 전기 현상의 요인을 전하라고 부르며 전하는 질량과 같이 입자가 갖는 한 속성이다. 또한, 전기 현상이란 전하와 전하 사이에 영향(힘)을 미치는 것을 가리킨다. 전기힘과 전하 q1, q2 사이의 정량적인 관계 F ∝ q1q2/r2를 쿨롱의 법칙이라고 부르며, 전기힘도 중력과 마찬가지로 전하 사이의 거리(r)의 역수의 제곱에 비례하는 것을 나타낸다. 두 전하 q1, q2의 부호가 같을 때 이 전기힘은 서로 미는 힘이 되고, 다를 때는 당기는 힘이다. 쿨롱은 이 실험에서 그의 유명한 비틀림 저울을 사용하였다. 쿨롱이 전기힘의 거리에 대한 의존성을 실험할 수 있게 된 계기는 바로 전 해인 1784년에 그 .. Engineering/물리학 2019. 11. 11.

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  일반물리학실험 | 전류가 흐르는 도선 주위의 자기장 측정 TIP 1. 솔레노이드 코일에 전류가 흐를 때, 발생하는 자기장의 세기를 측정하여 이론적인 자기장 분포 곡선과 일치하는가를 알아보고 암페어의 법칙 및 비오-사바르의 법칙이 성립하는 지를 확인한다. 2. 전류가 흐르는 솔레노이드 코일에 발생하는 자기장의 세기를 측정하여 공기의 투자율 값을 직접 구해본다. 비오-사바르 법칙 움직이는 전하가 자기장을 형성한다. 비오-사바르 법칙이란 움직이는 전하가 만드는 자기장을 정량적으로 나타낸 내용이다. 19세기 초 프랑스의 과학자 장 바티스트 비오와 펠릭스 사바르는 전류요소 ids가 만드는 자기장은 아래와 같이 서술했다. 위의 식에서 ds는 도선을 따라 흐르는 전류의 진행 방향인 미분 길이 ds의 벡터이고, r은 전류요소에서 자기장이 형성된 한 점까지의 위치벡터이다. 특.. Engineering/물리학 2019. 11. 7.

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  일반물리학실험 | 빛의 편광 특성 TIP 빛의 편광현상을 관찰하고 특성을 이해한다. 선택 흡수에 의한 편광 선형편광된 빛을 얻어내는 데 가장 많이 사용하는 방법은 원하는 방향으로 진동하는 전기장은 통과시키고 다른 방향으로 진동하는 전기장을 선택적으로 흡수하는 물질을 이용하는 것이다. 1938년 랜드(E. Land)는 방향성이 있는 분자를 포함한 물질이 전기장을 선택 흡수하여 빛을 편광 시킨다는 것을 발견하였는데, 이것을 폴라로이드(polaroid)라고 한다. 폴리비닐알콜과 같이 긴 사슬 모양의 분자들로 얇은 판을 만들면 긴 사슬 모양의 분자들이 한 방향으로 정렬 하게 된다. 이것을 요오드가 포함된 용액에 담그면 분자들이 긴 사슬 방향으로 전도성을 띄게 되어 편광판이 된다. 이 편광판에 빛이 조사되면, 사슬과 평행으로 진동하는 전기장은 분.. Engineering/물리학 2019. 11. 3.

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  일반물리학실험 | 생활속의 불편한 물리적 현상 생활 내용 우리가 흔히 부엌에서 느낄 수 있는 불편함에 대해서 문제를 제기해보겠습니다. 제가 생활속에서 불편했던 문제는 바로 싱크대입니다. 제가 자취를 1～2년해왔는데 싱크대가 너무 낮게 설계되어 있어서 설거지할 때 허리와 목에 통증이 온다는 불편을 느꼈습니다. 싱크대는 옛날부터 주방은 여자들만의 공간이라고 생각 되어서인지 너무 낮게 설계 되어있어 남자들이 설거지나 요리를 한다거나 할때에는 허리가 아플수 있다는 문제점이 있었습니다. 하지만 요즘 현대사회는 남자들도 부엌과 많이 친해진 시대이기 때문에 이러한 문제는 개선이 되어야 할부분이라고 생각했습니다. 물리적인 개선 이로써 고민 끝에 개선 대안은 싱크대밑에 발로 높낮이를 조절할 수 있는 공기주입버튼을 설치하는것입니다. 이러한 장치는 흔히 미용실의자에서 .. Engineering/물리학 2019. 10. 26.

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  일반물리학실험 | 홀 효과(Hall Effect) TIP 1. 금속이나 반도체에 전류를 흐르게 하는 전하운반자가 무엇인지 또한 그것의 전하밀도가 얼마인지를 판별하는 실험이다. n형 혹은 p형 Si 반도체의 비저항, 전하운반자의 농도 및 이동도 등을 알아볼 수 있다. 2. 자기장 속에서 운동하는 전하가 받는 자기력에 의해 나타나는 Hall 효과 현상을 확인하고 전압을 측정한다. Hall 효과를 이용하여 p-Ge 반도체 시료의 전하 운반체, 이동도, 에너지 띠 간격 등을 알아본다. 홀 효과(Hall Effect) Hall 이란 사람이 전류가 흐르는 도선이 자석에 의해 힘을 받는 것을 알고서 도선 전체가 힘을 받는 것인지 아니면 도선 내의 전자(전류)만이 힘을 받는 것인지 알고 싶어 했다. 그는 후자가 맞을 것이란 생각에 ‘만약 고정된 도선 내의 전류 자신이.. Engineering/물리학 2019. 10. 20.

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  일반물리학실험 | 비틀림 진동의 관찰 TIP 비틀림 진동을 관찰하여 주기를 측정하는 실험으로 시료의 변화에 대한 주기의 변화로부터 시료의 특성을 이해하고, 비틀림 진자의 회전축의 변화에 대한 주기의 변화를 관찰한다. 그림과 같이 원판이 축을 중심으로 θ 만큼 변위가 가해지면 비틀린 철사에는 복원 회전력이 생기고 회전력은 비틀린 각 변위, θ에 비례하므로 τ = -Kθ 이다. K는 철사의 특성(길이, 직경 등)에 관계되는 비틀림 상수라 한다. 계의 운동 방정식은 이고 F → Kθ인데 τ =F, 이다. 이것은 스프링에 매달린 질량의 단순조화운동과 비슷하며 직선변위 x → θ, 질량 m → I , 스프링상수 k → K대치한 것과 같다. θ=θmcoswt이고, 이므로 주기는 이다. 여기서 비틀림 상수 k와 철사의 강성률 n은 과 같은 관계가 있다... Engineering/물리학 2019. 10. 16.

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  일반물리학실험 | 열전효과 - Thermoelectric effect TIP 주어진 온도차에서 발생하는 기전력을 측정한다.(제벡 효과) 열전 모듈에서 발생하는 전력이 최대가 되기 위한 부하저항을 결정한다. 열전효과 두 종류의 금속을 접촉시켜서 폐회로를 만들고 그 두 접합부를 서로 다른 온도를 유지시키면 회로에 전류가 흐르게 된다. 이 현상을 제벡 효과(seebeck effect)라 한다. 열과 전기 사이의 관계를 나타내는 효과의 총칭이며 직접 변화 혹은 역 변환을 의미한다. Seebeck Effect 1. 회로에 열기전력이 발생하는 것과 관련이 있는 것인데, 두 접합부의 온도 차를 주어 △T 가 작을 때 기전력은 △T 에 비례한다. 2. (Va = α△T) 이 때 온도 차가 기전력으로 작용하여 전류를 생성하는 현상이다 3. 실험 예시 그림과 같이 열 교환기(heat exc.. Engineering/물리학 2019. 10. 12.

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  일반물리학실험 | 직선도선과 원형도선에서의 자기장 TIP 도선(원형도선, 직선도선)에 전류가 흐를 때 생성되는 자기장을 이해하고 이론적 값과 실험값을 비교한다. 암페어의 법칙 전류가 흐르고 있는 도체 주위에는 자계가 발생하며, 자계의 방향을 오른 나사의 회전 방향으로 잡으면 전류의 방향은 그 나사의 진행 방향이 된다는 것을 설명한 법칙이다. 직선도선에서의 자기장 직선도선에 전류 I가 흐를 때 그 도선 주위에 생기는 자기장을 B라고 하면 암페어 법칙에 의해 ∮Bdl =I이고 따라서 도선으로부터 거리 r 되는 지점의 자기장은 다음과 같이 주어진다. B(r) = I/(2πr) 여기서는 진공 중에서 투자율이고 = 4π×10e-7(T·m/A)이다. 원형도선에서의 자기장 반경R의 원형도선에 전류 I가 흐를 때, 중심축위의 임의의 점 P에서 자기장의 세기 B는 비오.. Engineering/물리학 2019. 10. 9.

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  일반물리학실험 | 직선도선의 자기장 TIP 1. 무한 직선 도선에 흐르는 전류가 자기장을 형성하는 방식에 대해 알아본다. 2. 무한 직선도선에서 전류와 자기장의 세기 사이의 관계에 대해 알아본다. 3. 도선(원형도선, 직선도선)에 전류가 흐를 때 생성되는 자기장을 이해하고 이론적 값과 실험값을 비교한다. 암페어의 법칙 전류가 흐르고 있는 도체 주위에는 자계가 발생하며, 자계의 방향을 오른 나사의 회전 방향으로 잡으 면 전류의 방향은 그 나사의 진행 방향이 된다는 것을 설명한 법칙이다. 직선도선에서의 자기장 직선도선에 전류 I가 흐를 때 그 도선 주위에 생기는 자기장을 B라고 하면 암페어 법 칙에 의해 ∮Bdl = I이고 따라서 도선으로부터 거리 r 되는 지점의 자기장은 다음과 같이 주어진다. B(r) = I/(2πr) 여기서는 진공 중에서.. Engineering/물리학 2019. 10. 5.