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  일반물리학실험 | 탄동진자에 의한 탄환의 속도 측정 TIP 탄동진자를 이용하여 운동량 보존법칙과 에너지 보존법칙에 의해 탄환의 속도를 측정한다. 실험 방법 1. 진자에 의한 방법 1) 발사총에 쇠공을 넣는다(주어진 막대를 사용한다). 2) 탄동진자를 끝까지 밀어 올려 고정시킨 후, 공을 넣는다. 3) 탄동진자를 발사총구 정면에 흔들리지 않게 둔 후, 각도기를 0점으로 맞춘다. 4) 발사한 후 각도를 기록한다. 5) 방법 1)～3)을 10번 반복한다. 그리고 질량중심까지의 길이 l을 측정한다. 6) 공을 넣은 채로 l을 측정한다. 7) 탄동진자의 질량을 황동 원환을 이용하여 2번 변화시킨 후, 위의 과정을 반복한다. 8) 플라스틱공을 사용하여 위 과정을 반복한다. ① 탄동진자의 조임나사 위치를 일정하게 유지하고 실험한다. ② l을 측정하는 방법을 논의해 본.. Engineering/물리학 2023. 5. 1.

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  일반물리학실험 | 힘의 평형 TIP 힘의 개념과 단위를 정의하고, 힘의 합성대를 이용하여 몇 개의 힘이 평형이 되는 조건을 이해한다. 실험 배경 어떤 물체에 외부로부터 힘이 가해지지 않아 원래의 상태를 계속 유지하고 있을 때, 그 물 체는 평형상태(알짜힘이 0)에 있다고 한다. 이러한 경우는 가속도가 0이므로 물체는 정지 상태 또는 등속직선 운동상태에 있다. 힘은 크기와 방향을 가지는데 그 힘의 방향은 가속되 는 방향과 같으며 벡터(vector)로 표시할 수 있다. 벡터로 표시하면 힘의 방향을 화살표의 방향으로 나타내고 힘의 크기를 화살표의 길이로 나타내어 다른 힘과의 합성 및 분해가 용이하다. 힘의 합성은 임의의 물체에 여러 개의 힘이 작용할 때 여러 개의 힘이 동시에 작용 하여 나타나는 하나의 힘으로 표현하기 위한 것이고, 반면.. Engineering/물리학 2023. 4. 17.

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  일반물리학실험 | 힘의 평형과 벡터합성 TIP 힘 합성대를 이용하여 한 점에 작용하는 여러 힘들의 평형 조건을 알아보고 힘 벡터의 분해와 합성을 이해한다. 실험 배경 물체에 작용하는 외력이 합이 0이 되거나 회전력의 합이 0일 때 물체는 평형 상태에 있다고 한다. 물체의 평형을 논의할 때는 병진과 회전에 관한 평형을 동시에 고려하여야 한다. 따라서 일반적으로 물체의 평형 상태를 논의할 때는 다음과 같은 두 가지 조건을 만족하여야 한다. 1. 병진 평형은 물체에 작용하는 모든 힘의 합이 0이 되어야 한다. 2. 회전 평형은 임의의 점에 대한 회전력의 합이 0이 되어야 한다. 하지만 이 실험은 한 입자에 작용하는 세 힘의 평형을 생각하므로 병진 평형 조건만 만족하면 된다. 힘은 벡터량으로 크기와 방향을 함께 가지는 물리량이다. 따라서 힘의 평형 .. Engineering/물리학 2023. 4. 15.

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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 | 자기 이력 곡선 TIP 강자성 물체에 자기장을 가하여 가해준 자기유도의 함수로 자기화강도(Magnetization)를 추정하여 자기이력곡선을 그린다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 그림과 같이 크기가 같은 솔레노이드 C와 D를 동서방향으로 놓고 그 중앙에 자침을 놓는다. 2) 전원 배치를 완료하고 스위치 K를 off로 놓는다. 3) 자침과 코일이 수직이 되게 설치한다.(나침판의 바늘이 0도에 위치) 4) 시료의 부피를 확인하고 기록한 후 솔레노이드 코일 안에 넣는다. 초기 자화 되지 않은 시료를 제외하고 자침이 약간 변화됨을 볼 수 있을 것 이다. 5) 전원공급기의 전원을 키고 약간의 전류를 흐르게 한다. 6) 적극전환 스위치를 조정하여 전류방향을 교대로 바꿔주면 시료의 자성이 없어지는 지점을 찾을 수 있을 것이다. .. Engineering/물리학 2023. 4. 11.

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  일반물리학실험 | 흑체 복사 TIP  벽이 일정 온도 T(K)로 유지되어 열평형에 이르렀을 경우, 내부의 복사는 온도 T(K)의 완전흑체 가 발하는 복사와 완전히 같은 파장분포를 보이는 것. 즉, 흑채복사 이론의 적용을 실험을 통하여 확인한다.   흑체복사 현상양자역학의 탄생을 알리는 플랑크(M. Planck)의 양자가설(quantum hypothesis)을 만들게 한 흑체복사(blackbody radiation) 현상은 19세기 후반의 커다란 수수께끼였다. 우리는 물체가 뜨거워지면 열과 빛을 방출하는 것을 잘 알고 있다. 이렇게 방출되는 열과 빛을 통칭하여 복사(radiation)라고 하는데, 이때 방출되는 열도 실제는 적외선처럼 빛에 속한다. 물체의 온도가 변하면 방출되는 빛의 분포(색과 세기; spectrum)도 변하는데, 예.. Engineering/물리학 2023. 4. 7.

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  일반물리학실험 | 저울 만들기 TIP 측정용 저울을 만들어 일반물리실험을 위하여 기본적으로 측정을 해야하는 물리량을 4가지를 알아본다. 나아가 측정용 저울을 통하여 얻은 결과값을 이용하여 정확하게 알지못하는 질량값을 식을 통해 계산한다. 후크의 법칙 물체에 작용하는 탄성력과 이로 인해 물체가 늘어나는 탄성 길이 간의 관계를 설명한 법칙이다. 탄성력을 F, 늘어난 탄성길이를 x라고 할 때 비례식은 다음과 같다. F=kx. 여기서 k는 비례상수로, 탄성계수라고 한다. 이 탄성계수는 탄성력을 가진 물체마다 가지는 고유한 값이며, 단위는 N/m이다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 종이컵을 바늘을 이용해 실로 묶은다음 고무줄에 매단다. 2) 그림처럼 고무줄을 윗 철사에 고정시킨뒤 종이컵을 매단다. 3) 처음의 종이컵의 위치를 측정한다. 4).. Engineering/물리학 2023. 3. 31.

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  일반물리학실험 | 광전효과 광전효과 금속표면에 파장이 충분히 짧은 빛을 쪼이면 표면에서 전자가 튀어나오는 현상이다. 이 현상은 빛의 입자성을 설명해준다. 기본적으로 에너지는 아래와 같이 나타낼 수 있다. E=hf 전체에너지는 전자가 빛을 받아 금속 표면으로 나오기 직전까지의 에너지와 금속 표면으로 나온 전자의 운동에너지의 합으로 나타낼 수 있다. E = hf = Kmax + W0 실험 방법 실험 1. 플랑크 상수 측정 1) 장치의 전원을 켠다. 2) 양쪽 덮개를 덮고 온도가 충분히 올라갈 때까지 20분 정도 기다린다. 3) 전압 범위를 –2V～0V, 전류의 범위를 10-13으로 맞춘다. 4) 덮개를 열고 4㎜ 조리개와 365㎚ 필터를 끼운다. 5) 반대편 덮개를 열고 전류가 0이 될 때의 전압을 측정한다. 6) 필터를 다르게 하여.. Engineering/물리학 2023. 3. 30.

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  일반물리학실험 | 단조화 운동 TIP 단조화 운동을 하는 물체에 연결된 고무줄의 탄성 계수를 측정하고 고무줄 연결 방법을 달리하며 물체의 주기를 측정함으로써 단조화 운동의 특성을 알아본다. 훅의 법칙 막대를 ΔL만큼 늘이는 데 필요한 힘의 양을 그래프로 나타내면 대부분의 물질에 대하여 그래프는 선형 영역으로 시작한다. x이 선형 영역 이내이면, 막대를 잡아 늘이는데 필요한 힘은 F=kx 로 k는 그래프의 기울기이다. 이렇게 고무줄을 잡아 당기면 원래 길이로 되돌아가도록 힘이 고무줄에 작용하는데 이를 복원력이라고 한다. 탄성체에 가한 힘과 복원력의 방향은 서로 반대이기 때문에 복원력과 변위의 관계인 훅의 법칙은 다음과 같다. F=-kx 실험 방법 실험 1 훅의 법칙 확인 1) 고무줄 2개를 잘라 이어붙여 고무줄 1을 만들고 고무줄 한쪽.. Engineering/물리학 2023. 3. 27.

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  일반물리학실험 | 전자의 비전하 측정 TIP 균일한 자기장 내에 수직하게 입사한 전자가 자기력에 의해 등속원운동 함을 이해한다. 이 운동을 바탕으로 자연계의 중요한 상수 값의 하나인 전자의 질량에 대한 전하량의 비를 측정한다. 전자의 비전하 하전입자의 전하량과 질량의 비율을 나타내는 물리량을 비전하라고 한다. 일반적으로 비전하는 e/m 표기되며, C/㎏ 단위를 사용한다. 현재 알려진 전자의 비전하 값 e/m = 1.8×1011C/㎏이다 실험 방법 1. 실험 과정 1) 로브와 로브를 끝까지 왼쪽으로 돌린 후 전자의 비전하 측정 실험 전원 장치의 전원을 켠다. 2) 로브를 돌려 전자의 가속 전압을 0kV에서 서서히 증가시켜 0.17kV가 되도록 한다. 3) 로브를 돌려 헬름홀츠 코일이 자기장을 생성하도록 한다. 4) 원형의 β선이 방출되는 것을.. Engineering/물리학 2023. 3. 23.

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  일반물리학실험 | 에탄올과 소주의 밀도 측정 TIP 1. Hare의 장치를 이용하여 액체의 밀도를 측정하고, 유리관 내의 압력을 변화시키며 액체 기둥의 높이를 측정한 후, 측정된 높이와 물의밀도를 이용하여 에틸알코올, 소주의 밀도를 측정하고 소주의 도수를 측정한다. 2. 액체내의 정적 평형 상태에 따른 이 과정을 유도하기위해 사용된 뉴턴의 운동 제 1법칙이 고체뿐만 아니라 액체에도 적용됨을 이해한다. 실험 요약 Hare의 장치를 이용하여 물과 에탄올의 액체 기둥을 만들고 액체의 온도를 측정한다. 그 후 각각의 액체기둥의 높이를 측정하고 피펫 필러로 장치내부의 압력을 높이면서 8번 이 과정을 반복한다. 그 후, 이 실험을 한 번 더 반복한다. 피펫필러로 기둥 안에 남아 있는 에탄올을 제거하고 에탄올 대신 소주를 이용하여 소주와 물의 액체기둥을 만든다.. Engineering/물리학 2023. 3. 20.

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  일반물리학실험 | 광학지레 TIP 얇은 종이 등의 두께 또는 미세한 길이의 변화를 측정한다. 실험 배경 광학지레는 아래 그림과 같이 기준면(평면)과 측정대상(얇은 종이 또는 플라스틱 카드 등 얇은 물체)에 거울M을 걸쳐놓고 거울이 기울어지는 각도 α의 상대적 변위를 광학적으로 측정하여 길이의 미세한 변화를 알아내는 장치이다. 이것은 한 반사경에 일정한 방향의 빛을 입사시켰을 때 반사경이 α만큼 회전하면 반사법칙에 의하여 광선은 2α만큼 변하게 되는 것을 이용한 것이다. 광학지레를 평면대 위에 놓고 레이저 빛이 광학지레의 유리면에서 반사 된 눈금자 위 y의 위치에 오도록 하고, y의 눈금값을 읽는다. 광학지레 발 C아래에 종이를 끼우면 각도 α만큼 기울여지고 동시에 거울 M도 α만큼 기울어진다. 또한 반사된 레이저 빛이 눈금자 위의.. Engineering/물리학 2023. 2. 24.

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  일반물리학실험 | 기주 공명 TIP 스피커에 의해 튜브안에 형성되는 정상파의 주파수와 튜브의 길이의 변화에 따른 공명주파수를 찾아내고, 튜브에서 정상파가 움직이는 모습을 마이크폰을 사용하여 진폭을 측정함으로서 관찰할 수 있다. 실험 개요 스피커가 튜브에서 진동할 때 어떤 특정주파수일 경우에 스피커로부터의 소리가 최대가 되는데 이 주파수를 공명주파수라 부르고, 튜브의 길이가 변화되면 공명주파수도 바뀌게 되며 튜브에서 전파되는 소리파는 튜브의 양끝에서 반사되어지고, 원래의 파장과 반사된 파장 모두 서로 간섭하는 정상파 모양으로 나타난다. 주어진 튜브 길이에서는 다양한 공병 주파수가 존재한다. 마찬가지로 주어진 주파수에서 형성된 정상파에는 다양한 튜브길이에서 진폭이 최대가 된다. 실험 방법 1. 열린 튜브와 닫힌 튜브에서의 공명주파수들 .. Engineering/물리학 2023. 2. 23.

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  일반물리학실험 | 공기의 저항 TIP 1. 낙하하는 풍선에 작용하는 공기 저항의 영향을 관찰한다. 2. 공기 저항과 질량이 낙하하는 물체의 종단속도에 미치는 영향을 살펴본다. 3. 낙하하는 풍선에 대한 적절한 끌림힘의 모델을 선택한다. 공기의 저항을 끌림힘(drag force)이라 한다. 끌림힘이 속도에 비례하기도 하고, 속도의 제곱에 비례하기도 한다는 사실을 알게 되었다. 어느경우든, 끌림힘의 방향은 운동방향에 반대이다. Fdrag = -bʋ 혹은 Fdrag = -cʋ2 (b,c:끌림계수) 실험 방법 1. 실험 과정 1) 바닥에 운동 감지기를 위로 향하도록 설치하라. 2) 운동 감지기를 LabPro에 연결하시오. 3) 폴더의 [05 공기의 저항.㎝bl] 파일을 연다. 시간 대 위치를 나타내는 그래프가 나타난다. 4) 데이터를 수집하.. Engineering/물리학 2023. 2. 22.

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  일반물리학실험 | 프랑크-헤르츠 실험 실험 배경 현대물리학에서 원자의 에너지가 양자화 되어 있다는 것은 매우 중요한 개념이다. 19세기 말엽에 수소원자의 스펙트럼을 분석하여 수소원자의 에너지가 띄엄띄엄한 값을 갖는다는 실험사실로부터 현대물리학의 양자역학이 서서히 만들어졌다. 플랑크의 양자가설을 시작으로 하여, 보어의 원자모형이 수소원자의 스펙트럼이 잘 설명하였고, 아인슈타인의 광전효과에 대한 이론 등등 현대물리학이 탄생하였다. 그중에서 프랑크-헤르츠 실험은 원자의 에너지 준위가 양자화 되어 있다는 직접적인 실험결과를 보여주는 것이다. 수은 기체에 전자를 충돌시켜서 수은의 에너지 상태가 양자화 되었다는 실험은 물질의 에너지가 양자화 되었다는 확고한 증거가 된 것이다. 원자의 스펙트럼 관측에 의한 것이 아니고 전자와 충돌할 때 특정한 양의 에너.. Engineering/물리학 2023. 2. 21.

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  일반물리학실험 | 프랑크-헤르츠 실험 TIP 1. 네온에 대한 프랑크-헤르츠 곡선을 기록하고 비탄성 충돌에 따른 자유전자의 불연속 에너지 방출을 측정한다. 2. 전자를 가속시켜 원자에 충돌시켰을 때 전자들의 에너지 변화를 관찰하여 본다. 실험 배경 l900년대에 들어와서 원자의 구조에 대한 연구가 활발하게 이루어 졌다. 원자모델에 대한 여러 가지 가설들이 제안되었고 바로 실험에 의하여 확인되었다. 1910년 초반에 드디어 원자의 형상에 대한 실체를 잡을 수 있었다. 라더퍼드에 의하여 실험적으로 규명된 원자의 모형은, 마치 태양계에서 태양을 중심으로 하여 여러 행성들이 돌고있는 것처럼, 무겁고 양전하를 띄고 있는 원자핵을 중심으로 하여 전자가 돌고 있다는 것이다. 그러나 그 당시에 이미 완전히 정립되어 의심할 여지가 없는 전자기학 이론에 따르.. Engineering/물리학 2023. 2. 20.

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  일반물리학실험 | 빛의 산란 TIP 1. 전등을 켜고 수조 내의 물과 A4 용지에 비친 빛의 색깔 확인한 후 고찰 2. 우유를 조금 붓고 수조 내의 물과 A4 용지에 비친 빛의 색깔 확인 확인 후 고찰 빛의 산란 햇빛은 보라색에서 빨간색까지 모든 빛깔이 섞여 있는 전자기파의 일종이다. 빛은 대기를 통과해 들어오다가 공기 중의 질소, 산소, 먼지 등과 같은 작은 입자와 부딪혀 사방으로 퍼지게 재방출되는 현상을 말한다. 공기의 작은 산소나 질소 분자들은 가시광선 영역 중에서도 특히 짧은 파장의 빛들을 훨씬 더 효과적으로 산란시킨다. 일단 태양빛이 지구의 대기에 도달하면 가시광선보다도 짧은 파장을 갖는 자외선은 성층권의 오존층에서 대부분이 흡수되어버리고, 대기를 통하여 들어오는 일부 자외선은 대기를 구성하는 분자들이나 작은 먼지 입자들에.. Engineering/물리학 2023. 2. 15.

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  현대물리학실험 | 러더퍼드 산란 실험 TIP 원자핵의 존재를 발견한 실험으로 원자의 러더퍼드 모델에 대하여 알아본다. 실험 배경 1910년 러더퍼드의 실험에 의해 새로운 원자 모형이 탄생. 원자의 중심에 원자의 질량의 대부분을 차지하는 원자핵이 있고 그 주변에 전자가 돌고 있는 모형을 고안하다. 모형에 의해 알파 입자의 운동에너지는 충돌 전과 충돌 전이 똑같다. 핵에 의해 주어진 충격 ∫F dt의 결과로 알파입자의 운동량은 초기값 p1에서 마지막 p2로 △p만큼 변한다 즉, 수식 △p = p2- p1 = ∫F dt 과 같다. 가정에 의해 핵은 알파입자가 지나가는 동안 움직이지 않으므로 알파입자의 운동에너지는 충돌 전 후에 변하지 않는다. 그러므로 충돌 전 후에는 운동량의 크기도 변하지 않고 일정하다. p1= p2 = mv 여기서 v는 핵으로.. Engineering/물리학 2023. 2. 12.