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  일반물리학실험 | 직렬과 병렬 회로 TIP 1. 직렬회로와 병렬회로에서 전류의 흐름을 공부한다. 2. 직렬회로와 병렬회로에서 전압을 공부한다. 실험 요지 전기회로에서 전기 소자를 직렬로 연결하면 이들은 같은 전류 값을 가지고 흐르게 된다. 전기 소자를 병렬로 연결하면 각 소자들 사이에 같은 전압 값을 가지게 된다. 이처럼 직렬과 병렬 회로는 서로 다른 기능을 갖는다. 이번 실험을 통해 전압과 전류 센서를 이용한 전기회로를 통해 작동원리를 이해하고, 두 저항의 직렬과 병렬 회로 사이의 차이를 확인하고, 이를 통하여 두 저항의 등가저항(equivalent resistance)을 옴의 법칙을 이용하여 결정한다. 즉, 저항의 접속은 합성저항이 증가하는 직렬접속과 합성저항이 감소하는 병렬접속이 있다. 직렬접속은 저항의 합이 증가하는 것으로 합성저항.. Engineering/물리학 2023. 1. 29.

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  일반물리학실험 | 얼음을 이용한 열전도도 측정 TIP 고체의 열전도도를 측정을 통하여 열전도 현상 및 열전도 방정식을 이해하고 고체 내에서 전도되는 열량의 측정방법을 익힌다. 실험 배경 물질의 이동을 수반하지 않고 고온부에서 저온부로 열이 전달되어 가는 현상을 말합니다. 예를 들면 금속막대의 한쪽 끝을 가열하면 가열되는 부분부터 순차적으로 뜨거워지는 경우나, 온도가 다른 물체끼리의 접촉에 의해 열의 이동이 일어나는 경우를 들 수 있습니다. 액체나 기체 내부에서의 열의 이동은 주로 대류(對流)에 의해 일어나지만, 고체내부에서는 주로 이 방법에 의해서 열이 이동합니다. 열전도에 의한 물체 내부에서의 열의 전달속도는 물질 내부에서의 온도기울기(단위길이당의 온도차)에 비례하지만, 물질의 종류에 따라 큰 차이가 있습니다. 예를 들면, 구리나 철과 같은 전기의.. Engineering/물리학 2023. 1. 28.

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  일반물리학실험 | 오차론 및 길이 측정 TIP 1. 버니어 캘리퍼 및 마이크로미터를 이용하여 물체의 길이, 원통의 내경, 외경을 측정하여 체적을 구하고, 얇은 판의 두께와 선의 굵기를 측정한다. 2. 구한 데이터를 오차론에 따라 처리하여 보고한다. 오차 참값에서 측정결과를 뺀 것을 의미하며, 오차의 종류로는 계통 오차, 우발오차 과실 오차가 있다. 먼저 계통 오차는 또 기계 오차, 외계 오차, 개인오차가 있다. 기계 오차란 사용하는 기계의 부정확성으로 생기는 오차이고, 외계 오차란 외부 환경의 영향으로 생기는 오차를 의미하고, 개인오차란 측정하는 개인의 선입관으로 생기는 오차이다. 두 번째로 우발오차란 알 수 없는 원인으로 발생하는 오차를 의미한다. 마지막으로 과실 오차는 실험 도중 발생한 과실로 인한 오차를 의미한다. 이러한 오차를 계산하는.. Engineering/물리학 2023. 1. 12.

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  일반물리학실험 | Drop-Shot을 이용한 중력가속도의 측정 TIP 자유낙하하는 물체와 수평 방향의 초기속도를 가지고 떨어지는 물체에 대하여 각각의 경우에 대해 중력가속도를 측정하고 그 차이가 없음을 확인한다. 중력가속도 중력에 의해 야기되는 단위 시간당 물체의 속도 변화량을 말한다. 뉴턴의 제2법칙에 따르면 물체의 단위 시간당 속도 변화량, 즉 가속도는 힘에 비례하는 값을 가지게 된다. 중력의 크기는 물체의 질량에 비례하므로 자유낙하하는 물체는 질량에 상관없이 일정한 가속도로 떨어진다. 약 9.8㎨의 이 가속도를 중력가속도 g라 한다. 그러나 정확한 중력가속도는 장소에 따라 조금씩 다르다. 이것은 지구 자전에 따른 원심력이 위도에 따라 다르고, 지구가 완전한 구체가 아니라 약간 평평한 타원체이며, 지구 내부의 지질구조가 균일하지 않기 때문이다. 예를 들어 반지름.. Engineering/물리학 2023. 1. 10.

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  일반물리학실험 | 직선 무마찰 TIP 마찰이 없는 미끄럼판 트랙에서 병진운동, 진동운동 및 충돌에 의한 운동량보존법칙 등 여러 가지 역학적 현상을 관찰한다. 1차원 등속운동 실험에서는 직선형 미끄럼판 트랙에 압축공기를 균일하게 공급하여 활차와 트랙의 마찰을 최대한 줄여 무마찰 운동을 실현한 실험이다. 실험 방법 1. 1차원 등속운동 1) 포토케이트 전원버튼을 누른다. 2) 메모리 스위치는 off, gate와 start 버튼을 누르고, RESET을 누르면 포토게이트의 디스 플레이는 0이 표시된다. 3) 공기주입기를 트랙에 연결하고 전원을 켠다. 4) 수평계등을 이용하여 트랙을 완전한 수평이 되도록 한다. 5) 활차에 범퍼 및 플레그를 꼽고, 한쪽에서 살짝 밀어주어 움직이도록 한다. 6) 플레그는 폭이 다른 것으로 사용해 보고 활차의 속.. Engineering/물리학 2023. 1. 8.

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  일반물리학실험 | 커패시터의 충방전 TIP 저항과 커패시터로 이루어진 회로에서 커패시터에 인가되는 전압의 시간적인 변화를 관측하고 회로의 시간상수를 구한다. 커패시터와 저항으로 이루어진 회로에서 커패시터가 충전되는 동안 회로에 흐르는 전류는 키르히호프의 법칙을 적용한 전위차이다. 키르히호프의 법칙을 사용하면 전하가 쌓이는 과정에서 저항과 커패시터 양단에서의 전압강하의 합은 전지의 기전력과 같아야 하므로 저항의 전위차는 시간이 흐르면서 감소하므로 전류도 줄어든다. 저항에서의 커패시터의 전위차가 전지의 기전력과 같다는 것을 말한다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 커패시터 충방전 실험 장치와 S-CA시스템을 준비한다. 2) 극성에 맞게 콘덴서 양단의 전압 단자를 서버의 입력단자 CH A에 연결한다. 3) I-CA 프로그램을 실행하고 인터페이스.. Engineering/물리학 2023. 1. 7.

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  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.

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  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.

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  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.

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  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.

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  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.

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  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.

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  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.

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  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.

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  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.

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  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.

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  일반물리학실험 | 관성모멘트와 각 운동량 보존 TIP  회전하는 물체의 관성모멘트를 실험을 통해 측정하고 관성모멘트에 따른 각운동량 보존에 대하여 알아본다.   각 운동량회전 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 방법실험 A. 관성모멘트 측정 실험실험 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.

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  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 방법1. 실험 과정1) 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 .. Engineering/물리학 2022. 10. 31.