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  일반물리학실험 | 마이크로파 (반사, 굴절, 이중슬릿 간섭) TIP 물질 특히 빛이나 Microwave와 같은 것의 파동의 성질에 주목하여 실험을 하게 된다. 기본 적으로 빛에 대해서는 반사와 굴절과 같은 기본적인 법칙이 존재한다. 그리고 정상파, 프리즘 을 통한 굴절 등의 현상 또한 존재한다. 이번 실험을 통해서는 가시광선이 아닌 Microwave 를 이용하여 보다 정확한 측정을 함으로써 파동의 성질을 명확히 이해한다. 마이크로파의 반사 실험에서 마이크로파가 반사판에 의해 반사되는 것을 관측하면 입사한 광선의 일부가 반사되어 나간다는 것을 확인할 수 있다. 파선이 경계면에 수직으로 입사한 경우를 제외하고는 모든 경계면에서 파선의 진행방향은 항상 바뀐다. 반사의 가장 큰 성질은 입사각과 반사각이 같다는 것이다. 이 때 입사각은 입사광선과 경계면 사이의 각도를 말하.. Engineering/물리학 2021. 2. 6.

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  일반물리학실험 | 마이크로파를 이용한 파동의 반사, 굴절, 편광, 중첩 TIP 파동이 갖고 있는 일반적인 성질을 이해한다. 건 다이오드에서 발생한 2.85㎝ 파장대역의 마이크로파를 이용하여 반사와 굴절 및 편광 실험을 수행하고 파동의 중첩으로 정상파를 형성하여 그로부터 파장을 정확하게 측정한다. 마이크로파의 굴절 마이크로파가 한 매질에서 다른 매질로 진행할 경우 직진하지 않고 꺾이는 현상을 빛의 굴절이라고 부른다. 이러한 현상이 일어나는 이유는 두 물질 속에서 전자기파의 속력이 차이가 나기 때문이다. 굴절하는 전자기파의 성질은 간단한 법칙으로 표현가능한데 그 법칙을 굴절의 법칙, 스넬의 법칙이라고 부른다. n1sinθ1 = n2sinθ2 (상수 과 는 굴절률인데 빛이 통과하는 두 매질에 따라 달라진다. 각도 θ1과 θ2는 두 매질 사이의 경계에 대하여 수직인 선에 대한 파선.. Engineering/물리학 2021. 1. 30.

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  일반물리학실험 | 마이크로파 (회절 편광 이중슬릿) TIP 본 실험에서는 MicroWave를 통해 Intensity와 파장의 길이 그리고 편광과 회절을 측정한다. 레이저를 이용한 실험에서 레이저의 파장은 극히 짧아서 우리가 원하는 값을 얻기에 정밀도가 많이 부족했지만 본 실험에서 우리는 긴 파장을 이용하여 측정할 수 있으므로 전보다 더 정밀한 값을 얻기를 기대하고 MicroWave가 전자기파로써 가지는 파동성에 대해서 알아보자 회절 현상 파동이 진행하다가 장애물을 만날 때, 그 뒷부분까지 전파되는 현상을 파동의 회절이라고 한다. 이러한 회절현상은 수면파, 음파, 전자기파 등에서 모두 볼 수 있는데, 이것은 파동의 독특한 성질이라고 할 수 있다. 회절하는 정도는 파장이 길수록 커지는데, 이것은 파장이 길수록 진동수가 작아지고, 이에 따라 직진성이 약해지기 .. Engineering/물리학 2021. 1. 26.

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  일반물리학실험 | 마이크로파 (반사 굴절 편광) TIP 마이크로파 발생장치와 수신장치를 사용해 반사, 굴절 및 편광실험을 하여 전자기파의 성질을 이해한다. 마이크로파(microwave) 마이크로파는 300～30GHz의 매우 높은 주파수를 가지는 전자기파의 형태를 말한다. 마이크로파는 100mm～1m의 매우 짧은 파장을 가지는데, 이는 광파와 유사한 성질을 가지게 되어 직진, 반사, 흡수의 성질을 가진다. 따라서 마이크로파는 통신에 이용될 뿐 아니라 식품의 가열과 냉동식품의 해동 등에 널리 이용되고 있다. 맥스웰 방정식(Maxwell`s equations) 전자기방정식이라고도 한다. 전기장의 가우스 법칙(▽˙E=4πp), 자기장에 대한 가우스 법칙(▽˙B=0), 패러데이 법칙, 맥스웰이 수정한 앙페르 법칙 이상 4개의 법칙을 맥스웰 방정식이라고 한다. .. Engineering/물리학 2021. 1. 22.

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  일반물리학실험 | 이중코일에 의한 자기유도 TIP 이중코일을 이용한 자기유도현상을 통하여 패러데이 법칙과 렌츠의 법칙을 확인한다. 그림과 같이 마주보게 장치한 두 폐회로를 생각해 보자. 회로 1에는 저항, 전지, 스위치가 직렬로 연결되어 있고 회로 2에는 내부저항이 작은 검류계가 직렬로 연결 되어 있다. 회로 1의 스위치 S를 닫으면 회로 2에 연결된 검류계의 바늘이 순간적으로 움직이게 된다. 이것은 회로 2에 유도전류가 흐르고 있다는 것을 의미한다. 잠시 후 회로 1의 전류가 정상상태에 도달하면 검류계의 눈금은 원점으로 돌아가 유도전류가 없음을 나타낸다. 회로 1의 스위치 S를 열면 검류계의 바늘은 처음과 반대방향으로 움직이게 된다. 이 실험은 회로 1을 흐르는 전류의 변화가 회로 2에 유도전류와 유도기전력을 만들 수 있다는 사실을 보여준다. .. Engineering/물리학 2021. 1. 18.

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  일반물리학실험 | 고체저항과 전구물리 TIP 니크롬선의 길이 및 굵기에 따른 저항의 변화를 확인하여 비저항의 개념을 이해한다. 전구에 인가되는 전압이 변할 때 전류의 변화와 저항을 측정하여 필라멘트의 온도에 따른 저항(비저항)의 상관관계를 파악한다. 전류(current)는 어떤 단면을 통과하는 전하의 흐름률로 정의된다 단면적 A를 △t시간 동안에 통과하는 전하량을 △Q라고 한다면, 평균전류(average current) Iavg는 단위시간당 단면적 A를 통과하는 전하량과 같으며 와 같이 나타낸다. 전류의 SI 단위는 암페어(A)이며 1A=1C/s이므로 1A의 전류는 1C의 전하량이 어떤 단면을 1s 동안에 통과하는 것과 같다. 단면적이 A이고 전류 I가 흐르는 도체가 있다고 할 때 이 도체의 전류밀도(current density) J는 단위.. Engineering/물리학 2021. 1. 14.

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  일반물리학실험 | 탄동진자를 이용하여 날아가는 물체의 운동 분석 - 탄환의 초기속도 구하기 TIP 탄동 진자의 운동을 관찰하는 실험 두 가지를 수행하고 그 실험에서 나온 자료를 이용하여 탄동 진자의 운동을 분석한다. 그 결과에서 탄환의 초기속도를 구한다. 실험과정을 통해 포물선 운동의 관계를 이해하는 것이 최종목표이다. 실험 방법 실험 과정-1 1. 장치를 책상의 한 끝으로 가져와 장치가 총알을 쏘는 방향으로 수평하도록 장치한다. 2. 발사 총의 발사 강도를 가장 약하게 두고 공을 넣는다. 3. 공을 수평으로 발사하여 실험실 바닥에 떨어지게 하고, 그곳에 흰종이를 고정시키고 그위를 먹지로 덮는다. 발사를 3번 되풀이한다 4. 발사 총구에 연직 추를 달아 실험실 바닥에 기준점을 표시하고, 이 점으로부터 총구까지의 높이와 도달지점까지의 거리를 측정한다. 5. 발사 강도를 달리하여 되풀이한다. 실험.. Engineering/물리학 2021. 1. 10.

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  일반물리학실험 | 전자기파의 특성 TIP 1. 휴대폰 통신용 전자기파 2. 거리에 따른 전자기파의 세기 3. 알루미늄 박막과 전자기파 휴대폰 통신용 전자기파 1. 자신의 휴대폰에서 나오는 전자기파가 통과하지 못하는 물질은 무엇일까? 휴대폰을 특정한 물질로 감싸고 통신이 가능한지 실험으로 확인해보라. 2. 전자기파의 일종인 빛은 종이 몇 장의 두께를 투과하지 못하는데, 휴대폰 전자기파는 어떠한가? 그 이유가 무엇일까? 거리에 따른 전자기파의 세기 1. 전화나 메시지 등의 통신에서는 휴대폰이 기지국과 신호를 주고받는 것에 반해, 블루투스 통신은 기지국을 거치지 않고 두 스마트 폰끼리 직접 신호를 주고받는다. 블루투스 통신은 약 2.4 GHz의 주파수를 사용한다. 두 개의 스마트 폰 사이에 블루투스 통신이 가능한 최대의 거리는 대략 얼마인지 .. Engineering/물리학 2021. 1. 5.

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  일반물리학실험 | 파동의 중첩 TIP 파동의 중첩 원리와 리샤주 (Lissajous) 도형을 관찰하고, 이를 이해한다. 리사주도형(Lissajous’s figure) 1855년 프랑스 물리학자 J.A.리사주에 의하여 실험적으로 그 장치가 고안되었으며, 오늘날 레이저 쇼에서 사용되는 장치와 유사하다. x축 및 y축 방향에서의 단진동은 각각 x=Acosωt, y=Bcos(ω't＋δ)로 나타낼 수 있다. 진동수 ω 및 ω'의 비(比)나 위상차(δ)의 값에 따라 여러 가지 도형이 x-y 평면상에 그려진다. 평면 내에서 서로 수직인 2개의 단진동을 합성하여 얻어지는 2차원 운동의 자취를 나타내는 것이 리사주도형이다. 1. 주파수를 이미 알고 있는 신호를 Oscilloscope의 수평축에 입력한 후 측정하려 하는 신호를 수직 축에 접속, 생성된.. Engineering/물리학 2021. 1. 2.

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  일반물리학실험 | Torsinoal Pendulum - 비틀림진자 TIP 비틀림 진자의 이론적 주기와 실험적 주기를 비교해 본다. k의 비틀림 상수를 갖는 탄성을 가진 줄에 I의 관성모멘트를 갖는 원판이 매달려 있다. 이때 원판을 θ까지 비틀면 줄에는 -θ으로 kθ만큼의 복원토크가 발생하게 된다. 원판을 놓으면 복원토크에 의해 원판은 가속운동을 하다 평형지점을 지나면 반대 방향의 토크에 의해 감속운동을 하게 되고 감쇠가 없는 경우 -θ까지 회전한다. 정지한 후 반시계방향으로 방향을 바꾸어 동일한 형태의 운동을 반복하는 단순조화운동을 하게 된다. 비틀림 진자가 1회 운동하는데 소요되는 시간(주기)은 원판의 관성모멘트와 비틀림 상수의 크기와 연관이 있으며 이를 식으로 나타내면 다음과 같다. (sec) 즉, 원판의 관성모멘트가 클수록 천천히 진동하게 되며 탄성체의 비틀림 상.. Engineering/물리학 2020. 12. 20.

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  일반물리학실험 | 토크와 회전운동 TIP 1. 회전운동에서의 각속도, 각가속도의 개념에 대해 알아본다. 2. 토크와 각속도 각가속도의 관계에 대해 알아본다. 일정한 모양과 크기를 가진 강체가 고정된 축 O에 대해 회전하고 있는 경우를 고려하자. 이때 회전의 르기를 나타내는 양으로 각속도 w가 사용된다. 각속도의 크기는 단위시간당 강체가 회전한 각을 나타내며 단위는 rad/sec가 된다. 즉 1초에 180도 회전하면 각속도의 크기 w=πrad/sec가 된다. 각속도는 벡터 양이며, 방향은 오른손 규칙에 따라 회전하는 평면에 수직방향으로 정해진다. 만약 처음 반대로 회전하면 각속도의 방향도 반대가 된다. 물체의 이동에서 각속도에 해당하는 양으로 회전에서는 각가속도 α가 사용되며, 그 크기는 단위 시간당 각속도의 변화량을 나타내며 단위는 r.. Engineering/물리학 2020. 12. 18.

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  일반물리학실험 | 기압의 측정 TIP 1. 기압은 온도, 습도 뿐 만이 아니라 실험 현상에 영향을 줄 수 있는 실험 조건으로 모든 실험에서 실험 전후에 측정되어야 하는 물당량이므로 가장 정밀하고 다른 기압계에 Scale을 매기며 표준이 되는 Torricelli 진공을 이용하여 기압을 정밀히 측정하기 위해서다. 2. Fortin의 기압계를 써서 현재의 기압을 측정한다. 포르탕(Fortin) 기압계는 토리첼리(Torricelli)의 진공을 이용해서 기압을 정밀히 측정하는 장치이다. 토리첼리의 실험을 응용하여 프랑스의 포르탕(Fortin)이 만들었다. 포르탕 수은기압계라고도 한다. 주요 부분은 수은조, 부착온도계, 기압눈금 및 부척으로 이루어져 있으며, 기압눈금은 mmHg 또는 mb(밀리바) 단위로 새겨져 있다. 왼쪽 그림은 그 전체를, .. Engineering/물리학 2020. 12. 13.

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  일반물리학실험 | 기압 변화에 따른 현상 TIP 우리는 공기 분자들로 빽빽한 공간 안에 살며, 이 공기 분자들이 가하는 엄청난 압력 속에서 살고 있지만 그 존재를 잊고 산다. 만일 기압이 바뀌면 어떤 일들이 일어날까? 높은 산에서 밥을 하면 쌀이 설익는다는데 그 이유는 무엇일까? 본 실험에서는 기압을 낮추거나 높일 때 일어나는 현상을 관찰함으로써 기압의 역할을 이해하고자 한다. 기압이 달라질 때 물체의 형태나 끓는점이 어떻게 변하는가? 1. 기압 : 대기가 단위면적을 수직으로 누르는 힘을 의미한다. 상층으로 올라갈수록 공기의 양이 적어지므로, 기압도 감소한다. 2. 기압 증가 : 물체 찌그러짐, 끓는점 상승 3. 기압 감소 : 물체 팽창, 끓는점 하강 4. 증기압 : 액체 또는 고체에서 증발하는 압력으로, 증기가 고체나 액체와 동적평형상태에 있.. Engineering/물리학 2020. 12. 10.

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  일반물리학실험 | R-L-C 직렬회로를 이용한 공진주파수 측정 TIP 일정한 진동수의 교류전류가 흐르는 R-L-C 직렬회로의 임피던스를 구하고 그것을 이용하여 공진주파수를 측정한다. R-L-C 직렬회로에서의 공진주파수 R-L-C 직렬회로에서 전류와 전압의 성질은 공진조건을 만들어 낼 수 있다. 물체가 진동하는 외력에 의해 진동할 때, 힘의 진동수가 물체의 고유(공명) 진동수와 일치하면 공명현상이 일어난다. 공명이 일어날 때 진동하는 힘은 물체에 많은 양의 에너지를 전달할 수 있으므로 물체는 큰 폭으로 진동하게 된다. R-L-C 직렬회로의 경우 고유주파수는 한 개이고 진동하는 힘은 교류전원의 전압과 연관도니 진동하는 전기장에 의해 주어진다. 따라서 교류회로에는 에너지가 축전기(C)의 전기장과 코일(L)의 자기장 사이를 교대로 왔다갔다하는 성질이 있기 때문이다. 실험 .. Engineering/물리학 2020. 12. 6.

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  일반물리학실험 | 세차 운동 TIP 토크와 각운동량을 이해하고, 자이로스코프의 세차운동과 장동운동을 관찰한다. 세차운동 연직축에 대하여 약간 기울어진 팽이의 축이 비틀거리며 회전하는 운동을 말한다. 회전체의 온각운동량벡터에 대해 아주 약한 외력의 모멘트가 수직으로 작용하여 생긴다. 천문학적으로는 지구의 자전축이 황도면의 축에 대하여 2만 5920년을 주기로 회전하는 운동과, 인공위성의 공전궤도면의 축이 지구의 자전축에 대하여 회전하는 운동 등이 있다. 이 때문에 천구상의 적도면과 인공위성의 공전궤도면의 교점은 적도를 따라 서쪽으로 이동한다. 이동하는 양은 지구적도 부분의 부푼 정도에 따라 결정된다. 세차운동은 종종 팽이 운동에 비유된다 . 팽이의 중심에 작용하는 지구의 중력과 축의 밑 끝에서 팽이를 버티게 하는 항력의 두 힘이 작용.. Engineering/물리학 2020. 11. 20.

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  일반물리학실험 | 애트우드의 기계 TIP 1. 애트우드의 기계에 대해 알아본다. 2. 물체에 적용되는 힘, 물체의 질량 그리고 물체의 가속도는 서로 어떤 관계가 있는지 알아본다. 물체에 작용한 알짜 힘은 물체의 질량과 가속도의 곱과 같다. 물체의 가속도는 물체에 작용하는 알짜힘에 비례하고 물체의 질량에 반비례한다. 애티우드의 기계란 마찰이 작은 가벼운 도르래와 추를 사용하여, 도르래에 건 실의 양편에 추를 달아 그 움직임을 보고 가속도를 측정하는 실험 장치이다. 실험 방법 실험 1 : 총 질량 상수 1) 바탕화면에 Capstone을 실행하여 Capstone의 장치 도구에서 Hardware Setup icon을 클릭하여 설정 창을 열고 하드웨어 설정 창 안의 Paxco 550 universal interface 그림의 디지털 채널 1을 클.. Engineering/물리학 2020. 11. 17.

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  일반물리학실험 | 금속의 열용량 TIP 여러 금속이 가진 비열을 이용하여 실험을 하는 것이다. 따라서 본 실험에서는 끓는 물에 담겨져 있는 금속시편을 찬물과 접촉시켜 열평형 도달 후의 최종온도를 측정하고, 계산을 통해 시편의 비열과 열용량을 얻을 것이다. 열량 열의 많고 적음을 나타내는 양이다. 열량의 단위는 칼로리(㎈, 1㎈ = 4.18605J)를 사용한다. 1cal은 물 1g의 온도를 1℃만큼 올리는 데 필요한 열의 양이다. 1g의 물을 열을 가하여 1℃만큼 올리는 데 필요한 열의 양을 1cal 이라고 한다. 예를 들어, 이보다 9배 많은 9g의 물을 열을 가하여 1℃ 만큼 올리는 데는 9cal만큼의 열의 양이 필요하다. 이렇게 열의 많고 적음을 표시하는 양을 열량이라고 한다. 열량은 칼로리(㎈:1㎈=4.18605J)로 표시한다. .. Engineering/물리학 2020. 11. 9.

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  일반물리학실험 | Bungee Jump Accelerations 일반적으로 물체를 떨어뜨리면 물체에는 중력과 공기마찰에 의한 저항력이 작용한다. 자유낙하란 중력 이외의 이러한 저항력들이 없다는 가정하에 일어나는 이상적인 운동을 말한다. 이때의 가속도의 크기 g는 g = 9.8m/s2= 32.2ft/s2으로 일정하며 이를 중력가속도라 말한다. 번지점프를 할 때 초기에는 고무줄의 영향을 받지 않고 자유낙하를 하며 이때의 가속도는 중력 가속도 -9.8로 일정하게 유지된다. 하지만 번지점프의 고무줄이 늘어나기 시작하면 가속도가 변화하기 시작하고, 중력보다 탄성력이 큰 시점에서 가속도가 +가 된다. 결과적으로 가속도는 사람이 여전히 아랫방향으로 떨어지고 있음에도 불구하고 위쪽방향을 향하게 된다. 이러한 배경을 바탕으로 번지점프를 할때에 대한 운동력을 실험을 통해 알아보기로 한.. Engineering/물리학 2020. 11. 6.