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  일반물리학실험 | 강체의 단진동 TIP 단진동하는 강체의 진동 주기를 측정하여 중력 가속도 g값을 구한다. 돌림힘 문의 한쪽 끝이 점 O에서 경첩에 달려 있는 조감도, 그림을 보자. 점 O를 지나고 지면에 수직한 축에 대하여 회전이 자유롭다. 그림처럼 힘 f는 문 바깥쪽 가장자리에 작용할 때 쉽게 반시계 방향으로 회전한다. 이것은 문의 회전 효과가 상당히 크다는 것을 의미한다. 반면 동일한 힘이 경첩에 보다 가까운 점에 작용한다면 문에 대한 회전효과는 보다 작을 것이다. 어떤 축에 대해 물체를 회전시키는 힘의 능력은 돌림힘, τ라고 불리는 양으로 측정된다. 힘 F에 의한 돌림힘은 다음과 같은 크기를 갖는다. τ = Fd 이 방정식에서, τ(그리스 문자 타우)는 돌림힘이고, 거리 d는 힘 F의 지렛대 팔(또는 모먼트 팔)이다. 지렛대 팔.. Engineering/물리학 2022. 8. 12.

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  일반물리학실험 | 물의 기화열과 융해열의 측정 TIP 열량계에 물을 넣고 일정량의 수증기 혹은 얼음을 추가한 다음 온도변화를 측정해서 물의 기화열 및 융해열을 측정한다. 물질의 상태 변화는 두 가지의 큰 특성을 가지고 있는데, 첫째가 특정 온도에서의 급작스런 상태변화이고, 둘째는 상태변화 시에는 순물질의 경우 온도 변화가 없다는 점이다. 물의 경우 융해열은 80㎉/kg이고, 기화열은 540㎉/g이다. 이러한 상태의 변화에 필요한 에너지를 숨은열(잠열)이라고 한다. 실험 방법 1. 물의 기화열 측정 1) 열량계가 빈 상태에서 뚜껑과 온도계를 설치한 후 전체의 질량을 측정한다. 2) 열량계가 반 쯤 차도록 찬물을 넣고 물과 온도계의 전체의 질량을 측정하여 넣은 물의 질량 mw를 구한다. 그런 다음 온도계를 보면서 열평형이 되기를 기다린 후에 온도를 잰다.. Engineering/물리학 2022. 8. 10.

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  일반물리학실험 | 상대습도 측정 TIP 습도계를 이용하여 공기의 상대 습도를 측정한다. 공기 중의 절대 습도는 일정 체적의 공기 중에 포함되어 있는 수증기의 양 g로 표시한다. 피부로 느끼는 습도는 절대 습도에 의해 좌우되지 않고 현재 온도에서 공기중에 포함되어 있는 수증기의 양이 그 온도에서 공기 중에 포함될 수 있는 수증기의 최대량에 대해 얼마나 되느냐에 따라 좌우된다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 노점 습도계의 광택이 나도록 금속면을 깨끗이 닦는다. 2) 메탄올을 통속에 2/3정도 넣고 온도계가 충분히 잠기도록 삽입한다. 3) 금속면 앞에 투명 유리관을 놓고 입김이 금속면에 쏘이지 않도록 하여 관찰한다. 4) 스포이드를 연속적으로 누르면 공기가 관을 통하여 메탄올로 들어가 메탄올을 증발시키고, 5) 이때 증기는 외부로 방출된다.. Engineering/물리학 2022. 6. 30.

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  현대물리학실험 | 키르히호프(Kirchhoff’s Laws)와 휘트스톤브릿지(Wheatstone bridge) 키르히호프 제1법칙(KCL) 전류의 법칙이라고 불리기도 하는 제1법칙은 노드로 들어오는 전류와 나가는 전류가 같다는 내용이다. 노드(node)란 두 개 이상의 회로 소자가 연결된 지점을 말한다. 들어오는 전류를 (+), 나가는 전류를 (-)로 표현한다. 간단하게 전류의 법칙을 설명할 수 있다. 휘트스톤 브리지 4개의 저항이 사각형의 형태를 이루어진 형태의 회로이다. 일반적으로 미지의 저항 값을 측정하기 위하여 사용한다. 실험 방법 1. 키르히호프 법칙 1) 단자를 알맞게 연결한 후 브레드 보드의 전원을 켜준다. 2) 33Ω 저항 두 개를 브레드 보드에 직렬로 꽂아준다.(40～50사이에) 3) 선 한 쪽을 각각 +5V와 Ground에 꽂은 후 두 저항의 끝부분에 연결해 준다.(5V에 꽂은 선은 40에 꽂고.. Engineering/물리학 2022. 6. 27.

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  일반물리학실험 | 철사의 영률 - 광학 지레 이용 TIP 철사의 한 끝을 고정시키고 다른 끝에 추를 매달아 추로 인하여 늘어난 길이를 측정하여 영률을 구한다. 영률 균일한 물질(분자구조)로 구성된 물질(고체)들은 고유의 특정한 팽창계수를 가진다. 이러한 고체(특히 금속)은 열과 힘에 의해 늘어나는 정도가 다르며 물질마다의 고유한 특성으로 여겨진다. 단면적 S, 길이가 l인 균일한 물질의 막대에 길이 방향으로 힘 F를 작용하면 힘의 방향으로 막대의 길이가 늘어난다. 늘어난 길이를 Δl이라고 하면 단면적당 작용한 힘 F/S는 신장률 Δl/l과 비례관계가 성립한다. 그 비례상수를 영(Young)률이라고 하며 다음과 같이 표현된다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 그림 (a)와 같이 장치의 받침대에 있는 수평조절 나사를 조절하여 장치를 연직으로 세운다. 2) .. Engineering/물리학 2022. 5. 28.

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  일반물리학실험 | Ewing 장치에 대한 Young률 측정 TIP 금속막대가 휘었을 때 막대중심의 변위를 이용하여 그 금속의 Young률을 구한다. Young율 구리와 같은 금속 재료는 일정한 크기의 힘을 주면 그 형태가 변화하였다가, 그 힘이 사라지면 다시 원상태로 돌아오는 성질이 있다. 이러한 성질을 탄성(Elasticity) 이라 부른다. 이러한 탄성의 성질을 가장 먼저 공식화 한 사람이 Thomas Young이다. 형태가 변화하는 정도(변형: Strain)는 가해지는 힘(변형력: Stress)에 비례한다. 이 비례상수를 영율(Young's modulus)이라 한다. 그런데 이 영율은 상수이므로 가해지는 힘에 따라 변형되는 정도가 달라지지 않을 뿐만 아니라 물질마다 그 성질이 차이가 나므로 물질의 고유특성이 될 수 있다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 금.. Engineering/물리학 2022. 5. 24.

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  일반물리학실험 | 힘의 평형장치에 의한 힘의 합성 TIP 힘의 평형장치를 이용하여 한점에 세개의 힘들을 동시에 작용시켜 평형을 이룬뒤, 작도법과, 해석법을 통해 힘의 평형조건을 알아본다. 어떤 물체의 평형상태의 정의에서 비롯되었다. 그리고 평형상태를 유지하기 위해서는 두 가지의 평형조건을 만족해야 하는데, 본 실험에서는 하점에 작용하는 세 힘들의 평형을 다루므로, 제 1 평형조건만을 만족하면 된다. 그리고 힘들은 벡터량이므로 힘의 평형조건을 구하기 위해서는 벡터의 정의와 벡터들의 합을 구하는 방법을 알아야 한다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 평평한 곳에 힘의 평형장치를 놓고 각도 눈금 원판 위에 수준기를 올려 놓은 뒤, 세개의 다리를 적절히 조절하여 수평을 맞춘다. 일단 수평이 이루어지면, 평형장치의 위치를 변화 시키지 않도록 주의한다. 2) 도르래.. Engineering/물리학 2022. 4. 30.

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  일반물리학실험 | 반응시간 측정 TIP 시각적 자극에 대한 손가락 근육의 반응시간을 측정해, 신경에 자극이 전달되는 동안 통과하는 시냅스의 개수를 유추해 본다. 실험대상자에게 외부자극이 가해진 후 인체가 반응할 때 까지 걸리는 시간을 반응시간이라고 한다. 반응시간은 감각기관에 의해 감지된 신호가 뇌에 전달되고, 운동기관에 뇌의 운동명령이 전달되는데 시간이 걸리기 때문에 존재한다. 그리고 외부자극을 받아들이는 기관과 운동기관을 연결해주는 뇌 사이에 신호가 전달되면서 걸리는 시간은 신호를 전달하는 뉴런이라는 신경세포와 신경세포 사이의 연결부위인 시냅스의 개수에 따라 다르다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 프로그램을 실행한다. 2) 프로그램 화면에서 화살표 아이콘을 눌러 측정횟수 및 설정값을 설정한다. 이때 측정횟수는 기본적으로 5회로 설.. Engineering/물리학 2022. 4. 26.

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  기초전자물리학실험 | 빛의 회절 및 회절격자 TIP 1. 빛의 회절을 설명할 수 있다. 2. 회절격자의 동작을 설명할 수 있다. 실험 방법 1. 실험 A 단일 슬릿 회절체에 의한 회절 실험 1) 오른쪽 그림과 같이 실험 구성도를 구성하라. 광학레일에 적색 레이저 광원, 단일 슬릿 세트, Light sensor를 일렬로 배열하라. 2) 슬릿에 레이저광을 통과시켜 모눈종이 스크린에 조사하여, 그 회절 패턴을 관측하고 디지털 카메라로 촬영, 기록하라. 3) 같은 방법으로 적색 레이저 대신에 녹색 레이저로 바꾸고 실험하라 2. 실험 B 원형 구멍 회절체, 사각 구멍 회절체 및 면도날 반평면 회절체에 의한 회절 실험 1) 단일 슬릿 대신에 원형 구멍으로 바꾸고 실험 A를 반복하라. 2) 단일 슬릿 대신에 사각 구멍으로 바꾸고 실험 A를 반복하라. 3) 면도.. Engineering/물리학 2022. 3. 19.

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  일반물리학실험 | 구면 곡률 반지름 측정 TIP 버니어 켈리퍼스, 구면계를 사용하여 구면경 또는 렌즈의 곡률 반지름을 측정한다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 구면계를 평면 유리판 위에 놓고 영점 조정을 한다. (다이얼게이지의 유동 폭은 30㎜ 이다. 즉 평면에 놓았을 때 다이얼게이지의 눈금은 15.0㎜를 가리키게 된다. 회전 눈 금판을 회전시켜 눈금판의 0점이 큰 바늘 끝을 가리키도록 한다.) 2) 볼록렌즈 위에 구면계를 조심스럽게 올려 놓고 높이 h를 1/100㎜단위까지 읽는다.(여 기서 측정한 값에서 앞 과정의 영점의 눈금값을 빼면 높이 h를 얻을 수 있다. 볼록렌즈 는 양의 값을, 오목 렌즈는 음의 값을 가지게 된다.) 3) 다시 평면 유리판 위에 놓고 영점 조절을 하고 앞의 1～3과정을 5회 반복하여 평균값 h를 구한다. 4) 평면 .. Engineering/물리학 2022. 3. 6.

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  일반물리학실험 | 구면의 곡률 반지름 측정 TIP 구면체(spherometer)를 사용하여 구면경 또는 렌즈의 곡률 반지름을 측정한다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 평면 유리관 위에 구면계를 올려 놓고 나사 N을 돌려 D가 유리면에 접촉하는 순간의 눈금을 h1라고 읽는다. 2) 나사 N을 돌려 D를 위로 올린 후 구면계를 측정하려는 구면 위에 놓고 1)와 같은 방법으로 h2를 읽는다. 그러면 h=h2-h1이 된다. 3) 평면 백지위에 구면계를 올려 놓고 가볍게 눌러 ABC각 정점의 자국을 만들고 세 점사이의 거리 a1, a2, a3를 측정하여 그 평균값으로 a를 취한다. a1, a2, a3의 값을 유동현미경을 상용하여 (1/1,000㎜)까지 측정해야하나 유동현미경을 사용하지 않는 경우 보통자로 (1/10㎜)까지 측정한다. 4) 위의 방법을 반.. Engineering/물리학 2022. 3. 2.

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  일반물리학실험 | 액체의 비중 측정 TIP Hare장치를 이용하여 물의 밀도를 기준으로 다양한 액체의 비중을 측정한다. 물질의 상태는 크게 세 종류로 구분딘다. 고체, 액체 그리고 기체가 그것이다. 특히 액체와 기체는 유체로 고체와 달리 유체를 구성하는 질점들의 위치가 고정적이지 않고 유동적이기 때문에 고체와 다른 다양한 성질들을 가지게 된다. 본 실험에서는 물의 밀도를 기준으로 한 임의의 액체의 비중을 정의 및 측정하는 것이다. 질량, m인 물질의 밀도는 다음과 같이 정의된다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 증류수와 비중을 알 수 없는 액체를 담은 두 비이커를 위의 그림과 같이 Hare장치 아래 놓는다. 이 경우 유리관이 액체에 충분히 잠기도록 한다. 2) U자관 끝에 연결되어 있는 피펫 필러(pipet filler)를 이용하여 유리관.. Engineering/물리학 2021. 12. 22.

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  일반물리학실험 | 에어트랙(Air Track) TIP 마찰이 없는 수평 미끄럼판에서 운동하는 물체의 여러 가지 역학적 현상을 관찰한다. 에어트랙(air track)은 압축 공기를 수많은 작은 구멍을 통하여 분출시켜 활차(glider)를 뜨게 함으로써 활차가 마찰이 없이 움직이게 만들어 주는 장치이다. 따라서 마찰이 없는 이상적인 조건하에서 물체의 병진운동, 진동, 충돌 등을 관찰할 수 있으며, 이와 관련된 여러가지 역학법칙 및 보존법칙 등을 확인할 수 있다. 실험 방법 1. Newton의 제 2법칙 1) 아래 그림과 같이 에어트랙의 수평을 잘 맞추어 설치하고 양쪽 끝 가까운 위치 x1과 x2에 포토게이트 계시기와 부속 포토게이트를 놓는다. 2) 활차의 질량 m과 추걸이의 질량을 각각 확인하여 기록하고, 활차와 추걸이를 실로 연결한다. 3) 추걸이에 .. Engineering/물리학 2021. 11. 13.

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  일반물리학실험 | 기초 광학 실험 TIP 빛의 편광을 이해하고, 경계면에서 빛의 반사 및 굴절에서 나타나는 브루스터 각에 대하여 알아본다. 굴절 및 반사 법칙 빛은 광학적 특성이 다른 두 매질의 경계면에서 일부 반사되고, 일부는 굴절되어 다음 매질속으로 들어간다. 반사된 빛과 굴절된 빛의 진행방향은 아무렇게나 정해지는 것이 아니라, 반사법칙과 굴절법칙이라는 규칙에 따라 정해진다. 이 두가지 법칙들은 광학의 기초적인 법칙들로서 두 매질의 굴절율과 경계면의 곡률, 그리고 최초의 입사방향등에 의해서 반사된 빛과 굴절된 빛의 진행방향을 정해 준다. 실험 방법 1. 말뤼스의 법칙 1) 레이저를 입사시키지 않았을 때, 광 검출기에 나타나는 전압을 측정한다. 2) 레이저 앞에 두 개의 편광자를 설치한다. 3) 두 편광자의 편광축 간의 각도를 변화시켜.. Engineering/물리학 2021. 11. 4.

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  일반물리학실험 | 힘의 평형 - 재택 실험 TIP 물체를 달아 늘어난 고무줄의 길이를 이용하여 고무줄의 장력을 계산하고 힘의 평형이 되는 조건을 이해한다. 물체가 평형 상태에 있으려면 물체에 작용하는 외력의 합과 회전력이 모두 0이 되어야 한다. 이때 물체에 작용하는 모든 힘의 합이 0이 되는 상태를 병진 평형이라 하고 회전력이 0이 되는 경우를 회전 평형이라 한다. 즉, 물체의 평형을 논할려면 다음 두 식이 성립 되어야 한다. 하지만 이 실험에서는 세 힘의 평형만 생각하므로 병진 평형 조건만 만족하면 된다. 본 실험에서 사용하는 고무줄의 경우 탄성이 있으므로 원래의 모양으로 돌아올려는 성질을 갖고 있다. 이때 돌아올려는 복원력의 경우 훅의 법칙으로 설명할 수 있다. F = -kΔx(k는 용수철 상수, Δx는 돌아간 길이) 고무줄에 물체를 매달아.. Engineering/물리학 2021. 10. 21.

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  일반물리학실험 | 줄의 진동(줄의 파형) TIP 도르래와 질량 추를 이용하여 줄에 장력을 만들어주고 모터의 전압을 조절하여 진동수를 변화시켜주며 정상파를 관찰한다. 양쪽 끝이 고정된 줄(String)을 진동시키면 줄을 따라 진동수와 진폭이 같은 두 파동이 양 끝에서 반사되어 서로 반대 방향으로 진행하게 된다. 이러한 파동은 일반적인 간섭법칙에 따라 결합하는데 어떤 조건(공명) 하에서는 정상진동의 형태인 정상파(Standing Wave)가 생긴다. 즉, 기본주파수 또는 그 정수배로 줄을 진동시키면 줄 내에서 정상파가 형성되고 이때 높은 주파수를 배음(harmonics)이라 부른다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 장비를 [그림1]과 같이 설치한다. 테이블의 양 끝에 테이블 클램프를 설치하고 왼쪽에는 지지대, 오른쪽에는 도르래를 설치한다. 주파수변.. Engineering/물리학 2021. 10. 11.

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  전기물리학실험 | 커패시터 및 커패시터회로 TIP 1. RC의 회로에서의 실험적 시상수를 측정해 보자. 2. 저항과 축전기의 소자의 실제 값과 예측한 값의 시상수를 비교해 보자. 시상수 1차 지연 요소에서 입력 신호가 달라졌을 때 출력 신호가 정상 상태에 도달하기까지의 과도기간에서의 현상의 상태를 아는 가늠이 되는 상수. 예를 들면 전기 회로에서의 일례로서 R과 L의 직렬 회로에 대해서는 직류 전압 V를 가한 직후부터 시간 t의 경과에 의한 전류 i의 변화는 가 되어 그림과 같이 변화하는데, 이 때 전류가 정상값의 63.2%에 이르기까지의 시간 τ＝L/R[s]가 시상수이다. 일반적으로 시상수가 클수록 정상값에 이르기까지의 시간이 길어지고, 이 값은 제어계 또는 전기 회로의 조건에 따라서 결정된다. 실험 방법 1. 실험 절차 1) 회로를 처럼 연결.. Engineering/물리학 2021. 10. 3.

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  일반물리학실험 | 수면파를 이용한 간섭 TIP 물결통(ripple tank)을 이용하여 두 개의 점파원에서 발생하는 수면파의 간섭무늬를 관찰하고, 수면파의 파장을 구한다. 파동의 중첩 똑같은 2개의 파동이 하나의 매질에서 전파되어 중첩될 때 같은 위상으로 중첩되면 합성파의 변위가 커져서 강하게 나타나고, 서로 반대의 위상으로 중첩되면 파동이 상쇄되어 약하게 된다. 이와 같이 똑같은 두 파동이 중첩되어 더욱 강해지거나 약해지는 현상을 파동의 간섭이라 한다. 그림 1에서 (a)의 경우처럼 합성파의 변위가 커지는 경우는 보강 간섭이고, (b)의 경우와 같이 합성파의 변위가 더 작아지거나 0이 되는 경우는 상쇄 간섭이라고 한다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 물결통과 스크린을 설치하고 물결통에 물을 부은 후 수평을 유지한다. 물결통 가장자리의 수면.. Engineering/물리학 2021. 9. 29.