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  일반물리학실험 | 도드레 가속도 TIP 애트우드 장치를 이용하여 도르래에 매달린 물체의 가속도를 측정하고, 질량과 가속도의 관계를 이해한다. 애트우드 기계는 여러 개의 추들이 도르래에 실로 연결 된 장치이다. 애트우드의 기계의 양쪽에 매달린 추 질량의 차이는 양쪽 추에 작용하는 알짜 힘을 결정한다. 이 알짜 힘은 매달린 추 양쪽을 가속(무거운 질량은 아래로, 가벼운 질량은 위로)시킨다. 물체에 작용한 힘은 물체의 질량과 가속도의 곱과 같다. Fnet = ma a = Fnet/m 실험 방법 1. 실험 과정 1) 도르래 가속도 측정 실험 장치를 설치한다. 2) 포토게이트를 LAB-QUEST에 설치한다. 3) 실을 도르래에 연결하고, 추를 도르래에 걸려있는 실의 양 끝에 각각 매단다. 이때 실은 바닥으로부터 40㎝ 이상 떨어지도록 설치한다... Engineering/물리학 2023. 10. 23.

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  일반물리학실험 | 강체의 공간운동 TIP 1. 경사면과 원주 궤도를 따라 구를 굴려서 구의 회전 운동 에너지를 포함하는 역학적 에너지의 보존을 측정한다. 2. 포토게이트 센서를 사용하여 구의 최종 속도를 측정한다. 3. 원주운동을 하기 위한 최소 출발 고도를 예측한다. 실험 배경 외부로부터 힘이 가해져도 크기나 형태가 바뀌지 않는 이상적인 물체를 강체(rigid body)라고 한다. 회전 운동에서 다루는 물리량은 전체 질량이 동일해도 질량이 어떻게 분포하느냐에 따라 결과가 달라지기 때문에, 질량 분포의 형태가 바뀌지 않는 강체의 개념을 도입하여 운동을 설명한다. 실험 방법 1. 실험 1 : 역학적 에너지 보존 1) 삼각대의 높이를 조절하여 강체의 공간운동 실험장치를 구성한다. 2) 랩퀘스트 인터페이스의 전원을 켜고 센서를 인터페이스의 디.. Engineering/물리학 2023. 4. 13.

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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 | 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 | 공기 선로(Air Track) 실험 Ⅰ. 뉴턴의 제2법칙 1 실험 방법 1) 그림과 같이 에어트랙을 설치하고, 에어트랙 수평조절용 받침대를 조절하여 에어트랙의 수평을 맞춘다. 이때 글라이더는 어느 방향으로도 가속이 되지 않아야 한다. 2) 카트의 아래쪽 홀에 후크를 장치하며 반대편에는 후크의 무게를 상쇄시켜줄 추를 장치한다. 3) 글라이더 양쪽에 50～60g의 질량을 더하고, 추 걸이에 5～10g의 질량을 더한다. 더한 후 글라이더의 총 질량은 m, 추 걸이의 총질량은 ma에 기록한다. 4) 글라이더를 트랙 끝 가까이에 놓고 시작점 X0을 설정 후 표시한다. 5) 포토게이트 #1을 스마트타이머 포트1에 꼽은 후, 스마트타이머를 켠다. 빨간색 "Select Measurement" 버튼을 사용하여, "Time"을 선택하고, 파란색 "Se.. Engineering/물리학 2021. 11. 11.

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  일반물리학실험 | 뉴턴의 제1법칙 TIP 외부에서 힘이 가해지지 않으면 물체의 운동 상태는 변함이 없다. 관성의 법칙 마찰이 없는 경사면 A에 물체를 놓으면 같은 높이의 B까지 올라갈 것이다. 경사를 달리해서 실험을 해도 같은 높이인 C, D까지 올라갈 것이다. 따라서 곡면을 점점 내려서 한쪽면이 수평이 되게 하면 물체는 원래의 높이까지 올라가기 위해 등속 운동을 할 것이다. 이러한 사고 실험을 통해 마찰이 없으면 수평면에서 물체는 계속 초속도로 운동을 한다는 결론에 이르렀다. 뉴턴은 이러한 갈릴레이의 사고 실험을 정리해서 다음과 같은 결론을 내렸다. "물체에 외부에서 힘이 작용하지 않거나 , 작용하는 힘의 합력이 0일 때 정지하고 있는 물체는 계속 정지해 있고 운동하고 있는 물체는 계속 등속 직선 운동을 한다." 이를 관성의 법칙이라고.. Engineering/물리학 2021. 8. 25.

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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 | Linear Air Track TIP 탄성, 비탄성 충돌의 의미를 알고, 그에 대한 운동량 보존을 알아본다. 본 실험에서는 탄성, 비탄성 충돌의 의미를 알고, 그에 대한 운동량 보존을 알아보기 위해 Linear Air Track 실험을 실시하였다. Linear Air Track은 압축 공기를 수많은 작은 구멍을 통해 분출시켜 글라이더를 공중에 뜨게 함으로써 글라이더가 마찰이 없이 움직일 수 있도록 해주는 장치로서 마찰이 없는 이상적인 실험조건의 수평 미끄럼판에서 1차원적 등가속도 운동하는 물체의 역학적 특성을 관찰할 수 있도록 도와주었다. 운동량 보존의 법칙 운동량 보존법칙은 에너지 보존법칙과 함께 자연현상을 지배하는 기초법칙이다. 운동의 제2법칙에 따르면 힘은 질량과 가속도의 곱 또는 운동량의 시간변화율로 나타난다. 따라서 외부의 .. Engineering/물리학 2021. 4. 18.

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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 | 완전 탄성 충돌 TIP 탄성충돌 실험과 비탄성충돌 실험을 통하여 에너지보존 법칙과 운동량보존 법칙을 이해한다. 완전 탄성 충돌 두 물체가 충돌할 때 충돌 전의 운동에너지의 합과 충돌 후의 운동에너지의 합이 보존되는 충돌을 완전탄성충돌이라고 한다. 반발계수 e가 1인 경우이다. 간단히 탄성충돌이라고도 하고, 물론 충돌 전후의 선운동량의 합은 보존된다. 두 물체가 충돌하면 충돌 전후의 선운동량과 각운동량은 보존된다. 하지만 충돌 전후의 운동에너지의 합은 보존되기도 하고, 열에너지나 소리에너지 등으로 손실되어 운동에너지가 보존되지 않는 경우도 있다. 표면이 매끄럽고 단단하며 이상적인 물체끼리 충돌하여 운동에너지의 합이 보존되는 경우를 완전탄성충돌이라고 한다. 당구공같이 딱딱하고 매끄러운 물체는 반발계수가 높아서 완전탄성충돌에.. Engineering/물리학 2020. 10. 18.

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  일반물리학실험 | 완전 비탄성 충돌 TIP 1. 두 물체가 서로 충돌해서 비탄성충돌이 일어났을 때 운동량과 운동에너지가 어떻게 변하는지 계산하고 이해해보자. 2. 에어트랙을 이용한 비탄성 충돌 실험으로써 충돌 전후에 운동량의 보존됨을 알고 운동 에너지의 감소를 알아 보기위한 실험으로써 운동 에너지는 일부가 소실된다. 에어트랙은 압축 공기를 수많은 작은 구멍을 통하여 분출시켜 글라이더를 뜨게 함으로써 글라이더가 마찰이 없이 움직이게 만들어 주는 장치이다. 따라서 마찰이 없는 이상적인 조건하에서 물체의 병진운동, 진동, 충돌 등을 관찰할 수 있다. 비탄성 충돌 중에서 찰흙 덩어리가 벽에 붙어 버리는 경우나 총알이 나무토막에 박혀서 함께 움직이는 경우와 같이 충돌 후에 두 물체가 한 덩어리가 되어 같은 속도로 움직이는 충돌을 완전비탄성 충돌이라.. Engineering/물리학 2020. 10. 13.

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  일반물리학실험 | 포토게이트 경사면에서의 운동 TIP 마찰이 없는 경사면을 따라 운동하는 물체의 가속도를 측정하고 이를 이용하여 중력가속도를 구한다. 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. a = gsinθ 본 실험에서는 마찰이 없는 경사면을 따라 운동하는 물체의 가속도를 측정하고 이를 이용하여 중력가속도를 측정한다.. Engineering/물리학 2020. 9. 3.

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  일반물리학실험 | 힘과 가속도 TIP 일정한 크기의 중력을 수레에 가하면서 시간에 대한 수레의 속도 변화를 측정하여 등가속도 운동을 이해하고 힘의 크기와 수레의 가속도 및 질량의 관계를 구하여 Newton의 제2법칙을 이해한다. 한 입자의 운동량의 변화는 다른 입자와의 상호 작용에서 기인하는데, 이 상호 작용은 힘이라는 개념으로 나타낸다. Newton의 제2법칙으로부터 힘 F는 위 식과 같이 나타내고 이 식은 “한 입자의 운동량의 시간 변화율은 입자에 가해진 힘과 같다”라는 것을 나타낸다. 실험 방법 실험 1. 일정한 힘에 의한 수레의 운동 1) 수평조절나사를 돌려 수평을 맞추고 수레가 스스로 굴러가지 않음을 확인한다. 트랙 위의 눈금자가 실험자에 가까운 쪽을 향하도록 트랙의 방향을 정한다. 2) 수레와 추걸이의 질량을 측정한다. 3.. Engineering/물리학 2020. 5. 20.

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  일반물리학실험 | 원운동과 구심력 TIP 물체가 일정한 반경의 원궤도를 따라 일정한 속도로 회전할때 구심력을 측정하고 이론치와 일치하는가를 알아본다. 또, 각각의 양들을 변 화시켜가며 구심력을 측정해보고 관계식을 유도해본다. 일정한 속력 v로 원궤도를 도는 물체는 등속원운동(uniform circular motion)을 한다고 말한다. 속력은 변하지 않지만 물체는 가속운동을 하고 있다. 이 사실은 속력이 증가하거나 감소한다는 '가속' 이라는 우리의 일상적인 관념 때문에 놀랄만한 것이다. 그러나, 실제로 v 는 벡 터이지 스칼라가 아니다. 만약, v 가 방향만 바뀔지라도 그것은 일종의 가속운동이고 등속원운동에서 일어나는 현상과 같다. [그림1]과 같이 물체가 속도 v, 반지름 r 로 등속원운 동을 할 때, 물체의 가속도(크기와 방향)를 구.. Engineering/물리학 2020. 2. 10.

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  일반물리학실험 | 투사체 운동 TIP 1. 2개의 포토게이트를 써서 공의 속도를 측정한다. 2. 2차원 운동의 개념을 써서 투사체의 충돌 지점을 예측한다. 3. 몇 번의 속도 측정 결과의 차이에 따른 충돌예상 지점을 계산한다. 투사체 운동 물체를 지표면에 대해 일정한 각도로 던진 경우의 물체의 운동을 말하며, 이 때 물체의 초기속도는 연직 성분과 수평성분으로 분해할 수 있고 중력의 영향을 받아 속도가 변하는 것은 연직성분 뿐이고 수평방향으로는 공기의 저항을 무시한다는 가정하에 아무런 힘도 작용하지 않으므로 등속도 운동을 한다. 투사체 운동을 하는 물체의 운동 궤적은 포물선이 된다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 경사판을 책상에 고정시켜 공이 경사판을 굴러, 책상의 끝에서 떨어질 수 있도록 그림과 같이 장치하시오. 2) 포토게이트를 .. Engineering/물리학 2019. 12. 25.

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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.