반응형 일반물리학실험 | 마이켈슨 간섭계 TIP 마이켈슨 간섭계를 이용하여 헬륨-네온 레이저의 파장을 정확하게 측정하고 한편으로 빛이 에테르라는 매질을 통하여 전파되는지 여부를 밝힌 마이켈슨-몰리의 실험을 이해한다. 실험 배경 전자기파의 이론의 발달로 19세기 중엽에는 빛의 본성이 파동이라는 것이 거의 확실해 졌다. 그러나 우리가 주위에서 볼 수 있는 파동들은 일반적으로 그것이 전파될 수 있는 매질의 존재를 필요로 한다. 그러나 '빛'이라는 파동을 실어 나르는 매질이 무엇인지에 대한 규명이 되지 않았기에 19세기 후반의 물리학자들은 고민에 휩싸이게 되었다. 실체를 붙잡을 수 없는 이것을 '에테르(ether)'라고 일컫고 그 존재를 확인하기 위한 여러 종류의 실험이 이루어 졌다. 그중 대표적인 것이 마이켈슨(A.A.Michelson)과 몰리(E... Engineering/물리학 2022. 12. 31. 일반물리학실험 | 버니어 캘리퍼스와 마이크로미터 사용법 TIP 몇 가지 정밀 측정기를 써서 원통 형태인 추의 내경 및 외경, 두께를 정밀하게 측정 한다. 유효숫자 1. 정의 : 수의 정확도에 영향을 주는 숫자, 측정의 신뢰도를 나타내는 방법 2. 특징 ① 앞에 위치한 0은 유효숫자로 포함하지 않는다. Ex) 0.02 : 유효숫자 1개 ② 0이 아닌 숫자 사이의 0은 유효숫자이다. Ex) 1.034 : 유효숫자 4개 ③ 소수점을 갖지 않는 자연수 끝에 있는 0은 유효숫자가 될 수도 있고 되지 않을 수도 있다. Ex) 7400 : 유효숫자 2~4개 ④ 숫자의 오른쪽 끝에 있는 0이 소수점과 함께 쓰이면 이때의 0은 유효숫자가 된다. Ex) 3940. : 유효숫자 4개, 1.00 : 유효숫자 3개 버니어 캘리퍼스(Vernier Callipers) 버니어가 달린 캘.. Engineering/물리학 2022. 12. 29. 일반물리학실험 | Picket Fence의 자유낙하 실험 TIP 1. photogate를 이용하여 떨어지는 picket fence의 낙하시간을 측정함으로써 중력가속도의 값을 측정해보는 것이다. 2. 또한 물체의 가속도가 일정할 때 속도와 이때 시간에 따른 거리, 속도, 가속도의 관계에 대하여 알아보는 것을 목표로 하고 있다. 개요 photogate를 이용하여 떨어지는 picket fence의 낙하시간을 측정함으로써 중력가속도의 값을 측정해보는 것이다. 또한 물체의 가속도가 일정할 때 속도는 어떻게 되는가?”, “이때 시간에 따른 거리, 속도, 가속도의 관계는 어떻게 되는가?”에 대하여 알아본다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 캡스톤 프로그램에서 record 버튼을 누른다. 2) 포토게이트 센서에 불이 들어오지 않은 것을 확인한 후 피켓 펜스를 떨어뜨린다. 3.. Engineering/물리학 2022. 12. 28. 일반물리학실험 | 변압기의 원리 TIP 1, 2차 코일과 철심의 조합으로 변압기를 구성하여 교류전압을 가한 후 전압과 전류를 측정하여 변압기의 성질과 원리를 이해한다. 실험 방법 실험 1. 철심의 기능 철심의 상태를 변경할 때에는 진폭은 변경하지 말고 OUTPUT 스위치를 눌러 출력을 끊고 철심의 상태를 변경하라. 그리고 OUTPUT 스위치를 다시 눌러 출력을 켠 후 전압을 측정하라. 1) 함수발생기의 전원을 켜고 진동수를 60 Hz로 맞춘다. (파형선택단추(WAVE)가 sine파형(∿)으로 설정이 되어 있는지 확인) 2) 멀티미터로 전압을 측정하면서 함수발생기의 진폭을 조절하여 5 V에 맞춘다. (이 때 코일이 함수발생기에 연결이 되어 있지 않아야 한다) 3) 400회 코일 2개를 1차, 2차 코일로 하여 그림 2와 같이 설치하고 1.. Engineering/물리학 2022. 12. 22. 일반물리학실험 | 정전기 발생 및 측정 TIP 패러데이 ice pail과 대전봉을 사용하여, 전하의 발생, 전하의 이동, 전하의 보존 등에 대해 알아보자. 모피-유리-운모-비단-면포-목재-플라스틱-금속-황-에보나이트 순으로 양으로 대전되기 쉽다. 전하의 양과 음은 몇 가지 요인들로부터 영향을 받는다. 표면상태, 표면 사이의 압력, 마찰의 속도 등이 포함되며 매끄러운 표면일수록 많은 전하를 만들어낸다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 먼저 실험에 앞서 패러데이 ice pail과 에보나이트 대전봉, 인조 가죽(면포)으로 만든 대전봉, 그리고 알루미늄으로 되어있는 실험봉을 준비한다. 자세한 실험 방법은 다음과 같다. 2) ice pail을 접지시킨다. 그리고 전위계를 ice pail에 연결한다. 3) 전압계의 전압 범위는 상황에 따라서 조절한다.(.. Engineering/물리학 2022. 12. 17. 일반물리학실험 | 기초 정전기 실험 TIP 직접 실험을 통하여 전하의 발생, 전하의 분포, 전하의 이동 등의 정전기적 현상에 대해 정확한 이해를 얻는다. 전하 전하란 전기적, 자기적 효과를 만들어내는 성질이다. 전하는 양전하와 음전하 두 종류로 이루어져 있으며 독립적인 존재가 아니라 항상 물체에 존재한다. 즉 전하는 질량과 함께 존재하며 물체가 전하를 가지게 되면 그 물체는 대전되었다고 한다. 전하의 근원은 원자로서 양성자는 한 물질로부터 다른 물질로 이동할 수 없기 때문에 대전된다는 것은 음전하의 기본 운전자인 전자를 잃거나 얻는 현상을 말한다. 전하의 가장 중요한 특징은 전하량 보존 법칙을 따른다는 것인데 최초 중성인 두 물체를 문지르면 한쪽은 상당량의 전자를 잃게 되어 양의 부호로 대전되고 다른 한쪽은 전자를 얻게 되어 음의 부호로 .. Engineering/물리학 2022. 12. 16. 일반물리학실험 | 줄의 정상파 TIP 1. 줄의 진동수에 따른 파형과 파장을 관찰하고, 파장의 속력을 계산하여 줄의 장력과 진동수에 따른 속력 변화를 관측한다. 2. 본 실험은 진동하는 줄에서 일어나는 정상파의 파형을 관찰하고 정상파의 전파 속도와 줄의 장력, 줄의 밀도와의 관계를 찾아보는 것을 목적으로 둔다. 파동 파동은 한 지점에서 일어난 진동이 주변으로 전파되는 것을 말한다. 파장이란 파동이 가장 높은 변위인 마루와 마루사이의 거리 혹은 가장 낮은 변위인 골과 골 사이의 거리를 말하며, 파장의 SI단위는 m이다. 단위길이에 들어가는 파장의 개수를 파수라고 하고, 파동의 같은 위상이 반복되는 시간 간격을 주기하고 한다. 단위시간 동안 같은 위상이 반복되는 횟수를 진동수라 하며, 진동수(f)=1/주기(T)으로 나타낸다. 파동은 역학.. Engineering/물리학 2022. 12. 13. 일반물리학실험 | 암페어 법칙 Hall sensor 자계를 검출하는데 사용하는 센서로서 자계가 있는 곳에서 센서가 그 자계의 세기에 따라 전류를 유도하여 주는 것이다. 자계를 측정하는 센서로는 홀센서와 홀IC가 있다. 홀센서는 자계를 측정하여 유도되는 전류를 필터와 증폭기를 통하여 이용하여야 하지만 홀IC는 내부적으로 증폭기가 구성되어있다. 홀 센서에 공급되는 전류 일정 ; 외부 자기장에 어느 정도 비례한 일정한 출력 전압 얻음(홀 소자 자체의 비선형성 때문) 직선도선에서의 자기장 직선 도선 주위의 자침의 움직임 : 도선 주위에 놓인 나침반의 N극이 가리키는 방향을 따라 나침반을 옮겨가면 하나의 원이 그려진다. 이 선이 직선 전류가 만드는 자기장을 표시하는 자기력선이 된다. 1) 자기력선은 도선을 중심으로 하는 동심원이 된다. 2) .. Engineering/물리학 2022. 11. 20. 일반물리학실험 | 암페어 법칙 TIP 원형 도선, 직선 도선, 솔레노이드 코일에 전류가 흐를 때 생성되는 자기장의 밀도를 이해하고 이론적 값과 실험값을 비교한다. 실험 방법 PART Ⅰ: Computer Setup 1) ScienceWorkshop 인터페이스를 컴퓨터에 연결하고 인터페이스와 컴퓨터의 전원을 켜라. 2) 자기장 센서의 DIN 플러그를 인터페이스의 아날로그 채널 A에 연결하라. 3) 파워 앰프를 아날로그 채널 B에 연결하라. 파워코드를 파워 앰프 뒤에 꽂은 후, 파워코드를 전기저장소에 연결한다. 4) 다음과 같은 문서 파일을 열어라. DataStudio ScienceWorkshop(Mac) ScienceWorkshop(Win) P58 Solenoid.DS P52 Mag Field Solenoid P52_SOLE.SWS ①.. Engineering/물리학 2022. 11. 12. 일반물리학실험 | 에너지 트랜스퍼 (Energy Transfer) TIP 핸드크랭크 발전기를 통해 역학적 에너지를 전기 에너지로 바꾸고 가열용 저항기를 통해 전기 에너지를 열에너지로 바꾸어 에너지의 형태가 전환되는 것을 살펴보고, 전기 에너지와 열에너지를 비교하여 에너지가 보존되는 것을 확인한다. 실험은 핸드크랭크 발전기를 이용하여 사람이 음식물을 섭취해 얻은 에너지를 운동에너지로, 다시 그것을 전기에너지로, 열에너지로 전환하는 실험이었다. 일을 가해준 것이므로 온도(T)그래프는 시간에 따라 점차 증가하는 그래프였고, 전압V와 전류I는 핸드크랭크를 돌린 속도와 방향에 따라 증가하기도 하고 감소하기도 하였다. P(t)그래프를 시간에 대해 적분하면 E=Pt=VIT에 따라 전기 에너지의 값이 나온다. 그리고 E=Pt=VIT의 단위는 줄(J)이므로 비열의 단위 J/kg·℃를 .. Engineering/물리학 2022. 11. 8. 일반물리학실험 | 관성모멘트와 각 운동량 보존 TIP 회전하는 물체의 관성모멘트를 실험을 통해 측정하고 관성모멘트에 따른 각운동량 보존에 대하여 알아본다. 각 운동량 회전 운동하는 물체의 운동량을 가리키며 물체의 운동량과 물체와 회전축 사이의 거리를 곱한 값으로 표현하는 벡터량이다. 회전운동을 하는 물체는 병진운동에서의 선 운동량과 대응되는 각운동량을 가지고 있다. 회전축으로부터의 거리를 r, 운동량 p, 질량 m, 접선의 속도 v, 각속도 ω를 이용해 각운동량 l을 아래와 같이 정의내릴 수 있다. I = rp = rmv = (mr2)ω = Iω 실험 방법 실험 A. 관성모멘트 측정 실험 실험 B에서 필요한 사각질량을 당기기전 즉 r이 20㎝인 계의 관성모멘트와 사각질량을 당긴 후 즉 r이 10㎝인 계의 관성 모멘트를 측정하고자 하는 실험이다. 1).. Engineering/물리학 2022. 11. 5. 일반물리학실험 | Tracker 프로그램을 사용한 포물선 운동 TIP 발사기를 이용하여 임의의 각도에서 일어난 포물선 운동을 영상으로 기록하고, 트래커 프로그램(Tracker Program)을 이용하여 공의 운동 상태를 분석해 본다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 발사기를 스탠드에 끼워 고정한다. 2) 발사기의 각도를 30°로 설정한다. 3) 발사기의 뒤편에 흰색 판을 설치하고 흰색 판 앞에 줄자를 테이프로 붙여 고정시킨다. 4) 발사기를 정면으로 촬영할 수 있는 위치에 삼각대를 설치한다. 이 때 카메라 화면에 쇠공의 궤도가 전부 나와야 한다. 5) 삼각대 위에 카메라를 얹고 수평이 되도록 삼각대를 조절한다. 6) 카메라의 모드를 슬로우모션 촬영으로 설정한다. 7) 카메라가 쇠공을 정확하게 촬영할 수 있도록 카메라의 초점을 확인한다. 8) 발사기에 쇠공을 넣고 발.. Engineering/물리학 2022. 10. 31. 일반물리학실험 | Tracker 프로그램을 사용한 단조화 운동 TIP 단조화 운동을 하는 물체의 영상을 촬영하고, Tracker를 사용하여 주기를 측정하고 주기와 물체의 질량, 용수철 상수 사이의 관계에 대해 배운다. 단조화 운동을 물리학에서 많은 현상들을 기술하는 데 중요한 역할을 한다. 용수철에 매달린 물체, 진자, RLC 전기회로, 고체 물질이나 분자 내에서 원자의 진동 등은 근사적으로 단조화 운동으로 기술될 수 있기 때문이다. 이 실험에서는 질량, 용수철 상수 등 몇가지 변수를 바꾸었을 때 물체의 진동하는 상태가 어떻게 달라지는가를 관찰한다. 실험 방법 [실험1] 수평면에서의 진동 1) 수레의 질량을 측정하고 그림2와 같이 장치한 다음 수평계를 이용하여 트랙의 수평을 조정한다. 2) 용수철을 수레와 트랙 끝단에 연결하고 수레의 평형점 위치를 기록한다. 3) .. Engineering/물리학 2022. 10. 30. 일반물리학실험 | Tracker 프로그램을 사용한 포물선 운동 TIP 수평면에 대해 임의의 각도로 공을 발사시킨다. 공의 날아가는 궤적을 영상으로 찍어, 수평방향과 수직방향으로 공이 어떤 운동을 하는지 살펴본다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 발사기를 스탠드에 끼워 고정한다. 2) 발사기의 각도를 30도로 맞춘다. 3) 실험대에서 약2m 떨어진 거리에 삼각대를 설치한다. 4) 삼각대에 카메라를 설치하고 카메라가 실험대를 정면으로 바라보게 한다. 5) 카메라에 보이는 화면이 실험대에 수평이 되도록 한다. 6) 카메라 화면에 쇠공의 궤적이 전부 촬영될 수 있도록 조정한다. 7) 카메라의 초점을 정확하게 맞춘다. 8) 녹화시작과 동시에 방아쇠를 당겨 쇠공을 발사시킨다. 9) 녹화 종료후 촬영이 정확하게 되었는지 확인한다. 10) tracker 프로그램을 통해 영상을 분.. Engineering/물리학 2022. 10. 29. 일반물리학실험 | Hall Effect TIP 홀 효과를 이해하고, Ge로 도핑된 반도체에서 홀 효과에 의한 전기전도도를 조사해 본다. 반도체 도핑 반도체에 불순물을 첨가하는 것이며 이는 반도체의 특성 변화를 일으키므로, 불순물을에 따라 필요한 특성을 얻어낼수 있다. 이를테면 어떠한 불순물은 반도체로 하여금 전도율을 유의미한 값으로 증가시키기도 한다. 1. 비고유 반도체, 고유 반도체 고유 반도체는 도핑된 불순물이 반도체의 전기적 성질에 영향을 미치지 않을만큼 적게 들어 있는 순수한 반도체이다. 이러한 경우 운반자는 열이나 빛에 의해 들떠서 생긴 전자와 양공 뿐이다. 고유 반도체에 열이나 빛이 가해지면, 전자로 가득 차 있던 원자가띠에서 전자가 튀어나와서 전도띠로 이동하는 것이기 때문에, 양공과 전자의 수가 같다. 운반자의 농도는 온도에 변화.. Engineering/물리학 2022. 9. 28. 일반물리학실험 | 탄도 궤도 포물선 도달거리 대 각도 발사 각도가 공의 도달거리에 미치는 영향을 알아보는 것이다. 동일선상의 평면에서 발사할 경우와 테이블에서 바닥으로 발사할 경우로 나누어 도달거리가 최대인 각도를 결정한다. 에너지 보존 수직으로 쏘아올린 공의 운동에너지가 위치에너지로 변환됨을 알아본다. 실험 방법 1. 포물선 도달거리 대 각도 1) 공을 발사하여 상자를 맞추고 공이 맞은 지점에 테이프로 백지 한 장을 고정시킨다. 백지 위레 먹지를 붙인다. 이제 공이 상자에 맞으면 백지 위에 표시된다. 2) 약 5회에 걸쳐 공을 발사한다. 3) 줄자로 발사 지점 ~ 용지의 앞 가장자리 사이의 수평 거리를 측정한다. 줄자가 없으면 연추를 사용해 발사 지점 연직 아래에 해당하는 곳을 찾는다. 이렇게 찾은 테이블 상의 발사 지점 ~ 용지.. Engineering/물리학 2022. 9. 21. 일반물리학실험 | 탄도궤도운동 - Projectile Motion, Projectile Path, Ballistic Pendulum Projectile Motion 수평으로 공을 던질 때의 수직낙하거리와 수평이동거리를 측정해 공의 초속도를 알아내고, 그 초속도를 이용해 어느 각도에서 발사된 물체의 궤도를 예측, 입증한다. 1. 실험 방법 1) 공의 초속도 ① 발사체에 쇠공을 넣고 긴 궤도 위치에 맞추고 한번 쏜다. 이 위치에 흰 종이를 붙이고 그 위에 카본지를 붙인다. 공이 바닥을 칠 때 공은 하얀 종이 위에 흔적을 남기게 된다. ② 같은 실험을 10회 실시한다. ③ 공이 발사체를 떠날 때 공의 밑부분부터 바닥까지의 수직거리를 측정하고 표에 기록한다. ④ 발사체의 총구에 수직추를 달아 실험실 바닥에 기준점을 표시하고, 바닥에 따라 표시된 점부터 수평거리를 측정한다. ⑤ 10회에 대한 수평거리를 구하고 표에 기록한다. ⑥ 10회의 평균.. Engineering/물리학 2022. 9. 19. 일반물리학실험 | 용수철의 단조화 운동 TIP 용수철에 대한 후크의 법칙과 경사면을 따라 진동하는 추의 단순조화 진동을 살피고 주기를 구한다. 평형점과 늘어난 길이 1. 평형점 : 평형점은 경사대 위에 우리가 처음 수레를 올려놓았을 때 기울어진 경사면을 따라서 수레가 가만히 있을때의 위치이다. 2. 늘어난 길이 : 늘어난 길이는 처음 수레에서 질량조절추를 올려놓았을 때 1개 2개 3개 개수를 늘려가면서 질량조절추의 무게를 늘리면 힘을 그만큼 받기 때문에 내려가게 되는데 이때 이 내려온 위치에서 평형점이였을때의 수레의 위치를 뺀만큼이 늘어난 길이가 된다. 진동 물체의 시간이 흐름에 따라 하나의 점을 중심으로 반복적으로 왔다갔다 하면서 움직이는 상태 혹은 어떤 물리적인 값이 일정 값을 기준으로 상하 요동을 보이는 상태이다. 복원력 평형을 이루고 .. Engineering/물리학 2022. 9. 14. 이전 1 2 3 4 5 6 ··· 13 다음 반응형