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  일반물리학실험 | 볼록렌즈 TIP 볼록렌즈를 통해 물체와 상 사이의 거리를 측정하여 초점거리와 렌즈 공식을 이해한다. 렌즈의 공식 렌즈로 맺어지는 상의 위치와 크기는 렌즈의 볼록 ·오목, 초점거리, 렌즈에 대한 물체의 위치에 따라서 변한다. 예를 들면, 볼록렌즈에서는 물체를 초점보다 렌즈에 가깝게 놓으면 바로 선 허상이 되고, 초점보다 멀리 놓으면 거꾸로 선 실상이 맺어진다. 오목렌즈에서는 물체의 위치에 관계없이 모두 허상이 된다. 이와 같이 상의 위치와 크기는 초점과 주점을 통과하는 빛의 진행방향을 기본으로 도시할 수 있으나 다음 공식에 의해서도 구할 수 있다. 즉, 물체와 상으로부터 렌즈까지의 거리를 각각 a, b 라 하고, 렌즈의 초점거리(오목렌즈인 경우는)를 f 라고 하면 다음과 같이 된다. 단, 상이 허상이 될 때는 b가.. Engineering/물리학 2021. 8. 1.

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  일반물리학실험 | 영구자석의 자기장 TIP 1. 자기장의 거리 의존성을 자기 쌍극자의 거리 의존성과 비교하시오. 2. 자석의 자기 능률을 측정하시오. 막대자석은 두 극을 가진다. N극과S극. 일반적으로 N극과 S극으로 표시되고, 두 극을 가지면, 우린 그러한 자석을 dipole(이중극)이라 부른다. 자석의 두 극을 쪼개면, 두 극이 분리되지 않는다. 여전히 각각의 조각은 두 극을 갖는다. 마찬가지로, 2개의 자석은 여전히 두 극을 갖는다. 자기단극(magnetic monopole)은 없다는 우리의 지식을 토대로, 이중극이 자기장의 극원으로 가장 간단한 것이다. 다시말하면, 막대자석은 북(N)과 남(S)극 두 개의 극을 가지고 있다. 이것은 두 극을 가지고 있기 때문에 그러한 자석을 쌍극(dipole)이라고 부른다. 그리고, 일반적으로 북(.. Engineering/물리학 2021. 7. 26.

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  일반물리학실험 | 간섭을 이용한 빛의 파장 측정 TIP 이중 슬릿에 의한 빛의 간섭인 보강간섭, 소멸간섭과 회절현상을 관찰하고, 빛의 파장을 구한다. 토마스 영은 빛의 간섭현상을 발견하여 빛의 파동설을 세웠다. 간섭이란 두 개 이상의 파동이 합성되는 경우 각각 파동의 위상차에 따라 진폭이 커지거나 작아지는 현상을 뜻한다. 빛의 간섭현상을 관측하기 위해서는 파장, 진동수, 속도 그리고 상대적 위상이 일정한 두 빛(단색광)을 사용해야 한다. 그림 1과 같이 광원에서 나온 빛이 슬릿 A를 통과하여 회절현상에 의해 슬릿 B, C를 통과하게 된다. 이 경우는 슬릿 B와 C에서 나온 빛은 서로 진동수가 같고 위상차가 없는 두 개의 광원으로 볼 수 있다. B와 C를 통과한 빛은 다시 회절하여 각각 구면파를 이루면서 퍼져나게 되고 결국 스크린에 도달하게 된다. 스크.. Engineering/물리학 2021. 7. 5.

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  일반물리학실험 | 레이저를 이용한 빛의 회절과 간섭 TIP 1. 레이저를 이용하여 단일 슬릿의 폭과 이중 슬릿의 슬릿 간격을 측정하고, 여러 가지 슬릿 문양에 대한 회절 현상을 관측한다. 2. 레이저(Laser)를 이용하여 빛의 특성인 회절과 간섭현상을 관찰하고, 영(Young)의 실험을 통해 빛의 파장측정방법을 이해한다. 단일 슬릿에 의한 회절(회절판 코드 - A B C) 빛의 회절이란 진행하던 빛이 장애물을 만났을 때 휘거나 번져나가는 현상을 말한다. 수면파나 호이겐스의 원리로부터 슬릿을 통과한 파동들은 모든 방향으로 퍼져나간다. 그림 1-(a)와 같이 직진하는 광선들을 생각하면 이들은 모두 같은 위상에 있으므로 스크린의 중앙에 밝은점(중앙 제1극대)을 만들 것이다. (b)에서는 슬릿 안의 제일 윗점과 제일 밑점을 지나는 빛과 밑점을 지나는 빛들이 정.. Engineering/물리학 2021. 7. 4.

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  일반물리학실험 | 미끄럼과 마찰 TIP 1. 나무토막에 무게를 더할 때마다 끌리는 힘과 그에 따른 마찰 계수를 구한다. 2. 마찰 블록과 도르래와 추와 클립 등을 이용하여 마찰 블록의 미끄럼과 마찰에 대하여 측정한 후 정지 마찰력에 대하여 알아본다. 3. 마찰력의 종류와 원리에 대해 알아보고 물체의 미끄럼 마찰력을 구하여, 수직항력, 접촉면의 재질, 접촉 면적과의 관계에 대해 알아본다. 1. 마찰력 : 미끄럼 정도와 마찰 관계를 알아보고 자 물체가 다른 물체에 접촉하여 미끄럼 운동을 시작하려고 할 때, 또는 미끄럼 운동을 하고 있을 때 접촉면에 운동을 방해하려고 하는 힘이 생기는 현상 2. 정지마찰력 : 정지해 있는 물체에 외력을 작용하여도 물체가 계속 정지하고 있을 때의 마찰력이다. 정지 마찰력은 외력과 크기가 같고 방향이 반대방향으.. Engineering/물리학 2021. 6. 14.

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  일반물리학실험 | 자이로스코프(Gyroscope) TIP 자이로스코프를 통해 강체의 회전운동을 이해하고, 회전하는 물체의 세차운동과 장동운동에 대해 이해한다. 자이로스코프 고속으로 회전할 수 있는 회전체가 그 자체의 회전축인 로터축(rotor axis)과 이에 직교하는 수평축, 및 수직축을 각각 축으로 하여 3축의 주위를 자유롭게 회전할 수 있도록 만들어진 장치이다. 회전체의 로터축을 축으로 하여 고속으로 회전하고 있는 자이로스코프에서 나머지 2축이 마찰을 무시하고 평형상태를 정확하게 유지될 수 있다면 로터축은 어떤 방향이라도 자유롭게 가리킬 수 있으며, 이러한 상태의 자이로스코프를 프리 자이로스코프(free gyroscope)라고 한다. 그림1과 같이 회전하는 팽이에 힘을 가합니다. 그럼 팽이는 그림2와 같이 팽이의 동쪽이 밑으로 내려갈 것이라고 생각.. Engineering/물리학 2021. 6. 6.

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  일반물리학실험 | 속력과 속도 TIP 물체의 위치와 변위, 속력과 속도, 평균 속도와 순간 속도, 가속도 등의 정의와 이들 사이의 관계를 알아본다. 실험 용어 1. 속력(speed) : 물체의 이동거리 s를 이동에 걸린 시간 t로 나눈 스칼라량 2. 속도 (velocity) : 물체의 변위 x를 시간 t로 나눈 것이며 백터량 3. 평균 속력 : 어떤 구간의 이동거리를 걸린 시간으로 나눈 것 4. 평균 속도 : 어떤 구간의 변위를 걸린 시간으로 나눈 것 실험 방법 1. 속력과 속도 1) 트랙, 스마트 카트, 멈춤 장치(엔드 스톱)를 설치한다. 트랙의 한 쪽 끝(멈춤 장치가 없는 쪽)을 높이 조정 마운트 위에 올려놓아 약간 기울어진 경사면을 만든다. 2) Speed & Velocity Graphs 실험 파일을 연다. 스마트 카트의 전원을.. Engineering/물리학 2021. 6. 3.

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  일반물리학실험 | 얇은 렌즈의 초점거리 측정 TIP 얇은 렌즈 방정식을 통해 볼록렌즈와 오목렌즈의 초점거리를 측정한다 렌즈의 초점 그림과 같이 볼록렌즈와 오목렌즈 각각의 경우의 초점을 살펴보면, 볼록렌즈의 경우 렌즈에 입사한 평행광선들이 모이는 곳이 초점이 되고, 오목렌즈의 경우 입사한 평행광선들이 구부러져 나갈 때 그 발산한 광선들이 나오는 점이 초점이 된다. 특히, 오목렌즈의 경우 굴절하여 반사될 때에 그 광선의 연장선이 렌즈 뒷면에서 모이는 가상적인 점을 초점이라 하므로 허초점(虛焦點)이라고 한다. 실험 방법 1. 블록렌즈 1) 블록렌즈의 초점거리 측정방법에는 평행관선법과 부합방법이 있다. 2) 렌즈의 초점거리를 근사적으로 측정하려면, 2m쯤(1m 이상) 떨어진 광원 뒤에 볼록렌즈를 두고 스크린에 상을 맺게 한다. 여기서, 다음 렌즈와 스크린.. Engineering/물리학 2021. 5. 31.

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  일반물리학실험 | 길이, 두께 및 구면의 곡률반경 측정 TIP 1. 버니어 캘리퍼, 마이크로미터, 구면계의 사용법을 익힌다. 2. 물체의 길이, 원통의 내경과 외경, 얇은 판의 두께 및 구면경의 곡률 반경을 측정한다. 구면계 구면계는 일종의 마이크로미터이다. 자 L의 눈금은 ㎜이고, 다이얼 M은 원주를 100등분 하여 한바퀴 돌리면 나사는 1㎜씩 움직이도록 되어 있다. 큰 바늘의 한 눈금은 0.01㎜이고 작은 바늘은 한 눈금이 1㎜이다. 구면계의 발끝으로 유리면을 상하지 않도록 하여야 한다. 즉 다이얼 M의 최소눈금은 1/100M 가 된다. 구면계의 세 개의 발 A, B, C는 정삼각형의 꼭지점을 이루며, 중앙 회 전축의 D는 이 정삼각형의 중심을 향하고 있다. 실험 방법 실험 1. 버니어 캘리퍼 1) 버니어 캘리퍼스의 고정나사를 풀어 부척이 자유롭게 움직이.. Engineering/물리학 2021. 5. 29.

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  일반물리학실험 | 솔레노이드 안의 자기장 TIP 1. 솔레노이드의 전류와 자기장사이의 관계를 알아보아라. 2. 솔레노이드에서 미터 당 도선이 감긴 수와 자기장과의 관계를 알아보아라. 솔레노이드란 도선을 나선과 같은 모양으로 촘촘하게 감아 놓은 것을 말하며 이번 실험에서 사용하는 금속 Slinky는 솔레노이드와 같은 모양으로 우리는 이것을 솔레노이드로 이용할 것이다. 도선에 전류가 흐르게 되면 솔레노이드의 내부에 자기장이 형성되며 이러한 솔레노이드는 전기회로에서 사용되거나 전자석으로 이용된다. 본 실험에서 우리는 솔레노이드 내부에 형성되는 자기장에 영향을 주는 요인들이 무엇인지 알아보고 솔레노이드의 여러 위치에서 자기장이 어떻게 변하는지 공부할 것이다. 여러분은 Slinky의 코일 속에 자기장 센서를 넣어 코일 속의 자기장을 측정할 수 있고 물리.. Engineering/물리학 2021. 5. 23.

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  일반물리학실험 | 부력 TIP 본 실험은 유체에 잠긴 물체에 작용하여 위로 떠오르게 하는 힘을 부력을 이해하고, 추가 유체 속으로 잠기는 동안 추를 매단 Force Sensor에 측정되는 장력의 변화를 측정하여 그 측정값으로부터 유체의 밀도를 계산할 수 있다는 것을 익힌다. 부력은 유체의 밀도와 추의 밀도에 따라 어떤 영향을 받는지 알아본다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 유체의 부피를 측정하기 위해 준비한 빈 메스실린더의 질량을 측정하여 실험노트에 기록한다. 2) 메스실린더에 유체를 200㎖ 정도 넣고 질량을 측정하여 유체의 부피와 함께 실험노트에 기록한다. 3) 측정한 유체의 부피와 질량을 이용하여 밀도를 계산한다. 유체의 밀도 ρf = 유체의 질량/유체의 부피 이 값이 ‘유체 밀도의 측정값’이다. 4) 버니어캘리퍼스를 .. Engineering/물리학 2021. 5. 20.

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  일반물리학실험 | 헬름홀츠(Helmholtz) 코일 TIP 1. 헬름홀츠 코일에 의해 발생되는 자기장을 조사한다. 2. 헬름홀츠 코일간의 자기장의 세기를 측정한다. 3. 코일간의 떨어진 거리와 자기장의 세기를 이해한다. 헬름홀츠 코일은 각각 같은 반지름 R을 가지는 한 쌍의 코일이다. 두 코일은 보통 거리 L만큼 떨어져서 같은 축 상에 서로 평행하게 놓인다. 두 코일의 중간 지점에서 축을 따라 놓인 자기장은 다음과 같이 주어진다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) Pasco 550 universal interface를 컴퓨터에 연결하고, Pasco 550 universal interface와 컴퓨터를 켜라. 2) 바탕화면에서 Pasco Capstone을 실행하라. 3) Capstone의 왼쪽 상단의 장치 도구에서 Hardware Setup icon을 클릭하.. Engineering/물리학 2021. 5. 19.

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  일반물리학실험 | 진자의 구심력 TIP 1. 진자의 운동을 이해한다. 2. 구심력의 의미를 이해한다. 구심력(Fc)은 질량 m인 물체가 원 궤도를 따라 움직이게 하는 힘이며, 질량(m), 회전 반지름(r)과 접선속도(vt)로 표현된다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) Pasco 550 Universal Interface와 컴퓨터를 연결하고 전원을 켠다. 2) 컴퓨터 바탕화면에서 Pasco Capstone를 실행시킨다. 3) Capstone의 왼쪽 상단의 장치 도구에서 하드웨어 설정 창을 열고 하드웨어 설정 창 안의 Pasco 550 Universal Interface 그림의 디지털 채널 1을 포토게이트로 선택하고 아날로그 채널 A를 힘 센서로 선택한다. 4) 왼쪽의 장치 도구에서 Timer Setup을 선택한 다음 Pendulum wl.. Engineering/물리학 2021. 5. 17.

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  일반물리학실험 | 자기장 변화에 의한 전자기 유도 TIP 1. 페러데이의 전자기 유도현상을 이해한다. 2. 렌츠의 법칙을 이해한다. 그림과 같이 기전력 원과 연결되지 않은 코일의 내부에 자석이 통과하게 되면 코일에 유도 기전력이 형성되고 전류가 흐르게 된다. 회로에 고리가 N번 감겨 있고 각 고리를 통과하는 자기 선속이 시간 Δt 동안에 ΔΦ만큼 변하면, 이 시간 동안에 회로에 유도된 평균 기전력은 다음과 같다. 금속 고리에 유도되는 전류는 자기 선속의 변화를 방해하는 방향으로 자기장이 유도되도록 흐른다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) Pasco 550 universal interface를 컴퓨터에 연결하고, Pasco 550 universal interface와 컴퓨터를 켜라. 2) 바탕화면에서 Pasco Capstone을 실행하라. 3) Capst.. Engineering/물리학 2021. 5. 15.

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  일반물리학실험 | 고체의 비중 측정 TIP 아르키메데스의 원리를 이용하여 주어진 물체와 같은 부피의 물의 무게를 측정함으로써 물체의 비중을 구한다. 물체의 전체 혹은 일부가 유체(기체나 액체) 속에 잠기게 되면, 물체는 중력과 반대방향의 힘인 부력(주위의 유체가 물체에 미치는 압력의 합력)을 받는데, 그 크기는 물체를 그 유체로 바꾸어 놓았을 때 작용하는 중력의 크기와 같다. 이 원리를 아르키메데스의 원리라고 하고 이를 이용하여 물체의 비중을 구할 수 있다. 실험 방법 1. 물보다 무거운 고체의 비중 1) 시료를 실에 매달아 공기 중에서의 무게 W1를 측정한다. 2) 시료를 비이커에 담긴 물 속에 넣어 잠기게 한 후 물 속에서 시료의 무게 W2를 측정한다. 3) 아르키메데스 원리에 의해서 W1-W2 는 시료와 같은 부피의 물의 무게가 되므.. Engineering/물리학 2021. 5. 11.

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  일반물리학실험 | 소리의 도플러 효과 TIP 1. 소리의 도플러효과를 관찰하고 변화된(shifted) 주파수를 측정한다. 2. 초음파 음원의 속도와 주파수 변화 사이의 비례관계를 확인 실험 방법 1. 실험 과정 1) 음원이 관측자 방향으로 이동하고 관측자는 정지해 있는 경우 ① 트랙(이송장치)과 발신기, 수신기, 주파수 카운터, 포토게이트 타이머 세트를 준비한다. ② 발신기와 수신기를 주파수 카운터와 연결하고 트랙에 조립한다.트랙에 조립할 때 레일 위의 이송장치에 발신기를 고정하고 끝 단의 고정대에 수신기를 고정한다. ③ 트랙에 전원코드를 연결하고 전원을 켠 후 발신기를 수신기 쪽 가까운 위치로 이동시킨다. ④ 포토게이트 타이머의 전원을 연결한 후 MEASURMENT를 눌러 Time을 선택한 후 MODE를 눌러 Two-Gate를 선택한다. .. Engineering/물리학 2021. 4. 27.

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  일반물리학실험 | 뉴턴의 제2법칙 - air track TIP 뉴턴의 제2법칙을 이용하여 물체에 힘이 작용하여 생긴 가속도와 그 힘과의 관계와 물체의 질량과 가속도와의 관계를 알아본다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) interface와 컴퓨터를 작동시킨다. 2) 포토게이트를 interface의 디지털 채널 1과 2에 연결한다. 3) air track에 글라이더를 올려놓고 한쪽 방향으로 가속이 되지 않게 수평을 맞춘다.(air track 다리에 있는 나사를 돌려서 맞춘다.) Air supply에서 나오는 힘 때문에 약간씩 움직일 수도 있다. 4) 글라이더에 부착한 트리거판(L)의 길이를 photogate를 이용하여 측정한다. 5) air track위에 있는 Glider를 움직여서 첫 번째 photogate를 작동시키고 두 번째 photogate를 작동시키고 .. Engineering/물리학 2021. 4. 25.

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  일반물리학실험 | Sonometer에 의한 진동수 측정 TIP 1. 현의 진동을 이해하고 이를 이용하여 전자석의 진동수를 측정한다. 2. 현의 진동을 이용해서 음파 또는 전자석의 교류 주파수를 측정한다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 그림과 같이 받침대 A, B, C를 소노미터에 장치하고 질량 M인 적당한 추를 질량 m인 추걸이에 올려 놓는다. 2) 교류 전원을 연결시킨 Sonometer E를 AB의 중간 위치에 놓는다. 3) 받침대 B의 위치를 좌우로 이동하면서 진동이 가장 잘 일어나는 BC사이의 거리 을 4회 측정한다. 진동 뒤쪽에 흰 종이를 대면 떨림을 잘 관찰할 수 있다. 4) 추의 질량 M을 두 가지로 바꾸어 가면서, 현의 지름을 바꾸어 가면서 과정 1～4를 4회 되풀이하여 실험한다. 5) 위에서 구해진 결과들을 현의 지름, 추의 질량, loop의.. Engineering/물리학 2021. 4. 24.