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구심력 측정 실험 보고서2025.11.141. 구심력 등속 원운동하는 물체의 구심력은 물체의 질량, 속도, 각속도와 회전 반경에 따라 결정된다. 구심력의 크기는 Fc = mac = mv²/r = 4π²mr/T² 공식으로 나타낼 수 있다. 이 실험에서는 무선 힘/가속도 센서를 이용하여 회전하는 물체의 구심력을 직접 측정하고, 이론값과 비교하여 오차율을 계산했다. 2. 각속도와 구심가속도 원운동에서 각속도는 회전 반경과 선속도의 관계를 나타낸다. 라디안의 정의에 의해 θ = s/r로 표현되며, 구심가속도는 각속도가 감소하는 동안 변화하는 양을 측정할 수 있다. 실험에서는 회전...2025.11.14
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원운동과 구심력 실험 결과 분석2025.11.151. 원운동과 구심력의 관계 원운동은 2차원 운동의 특별한 경우로, 구심력은 물체가 원형 경로를 따라 운동할 때 원의 중심을 향해 작용하는 힘입니다. 구심력의 크기는 물체의 질량과 속력의 제곱에 비례하며, 회전반경에 반비례합니다. 실험을 통해 속력이 증가할수록 구심력이 제곱에 비례하여 증가하고, 질량이 증가하면 구심력도 선형적으로 증가하며, 회전반경이 커질수록 구심력은 감소함을 확인했습니다. 2. 속력에 따른 구심력 측정 50g 무게추를 사용하여 회전반경 6.00cm로 고정한 상태에서 전압을 3V에서 5V로 증가시키며 실험을 진행했...2025.11.15
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회전축계의 임계속도 실험 분석2025.11.151. 임계속도(Critical Speed) 회전축계에서 특정 회전수에 도달할 때 축의 진동이 과도하게 발생하는 현상을 임계속도라 한다. 모터, 엔진, 발전기 등 회전운동을 하는 기계시스템에서 공진이 발생하는 회전수를 의미하며, 축과 베어링 장치에 가해지는 하중의 위치에 따라 변한다. 하중이 없을 때 임계속도는 N₀ = (60/2π) × (4.72/l)² × √(EIg/Aγ) 공식으로 계산되며, 탄성계수와 축의 모멘트에 비례하고 단면적과 길이에 반비례한다. 2. 공진(Resonance) 현상 진동시스템에서 가진 진동수가 고유진동수와 ...2025.11.15
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물리학 및 실험1 관성모멘트 결과보고서2025.11.151. 관성모멘트(Moment of Inertia) 관성모멘트는 회전축 주위를 회전하는 물체가 외력으로 교란되지 않으면 같은 회전축 주위를 계속 회전하려는 현상을 나타낸다. 물체의 질량이 회전 중심에 모여있을수록 관성모멘트는 작아지며, 회전반경의 제곱에 비례한다. 본 실험에서는 회전대, 사각기둥, 고리, 원기둥의 관성모멘트를 측정하고 이론값과 비교하여 회전운동을 이해하고자 했다. 2. 회전운동 측정 방법 관성모멘트 측정장치를 이용하여 물체를 올려놓은 경우와 올려놓지 않은 경우의 관성모멘트 차를 계산했다. 추가 낙하할 때의 가속도를 측...2025.11.15
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강체의 공간운동 분석2025.11.161. 강체 운동학 강체의 공간운동은 물체가 3차원 공간에서 회전과 병진을 동시에 수행하는 운동을 다룬다. 이는 각속도, 각가속도, 선속도 등의 벡터량을 포함하며, 강체의 기하학적 특성과 질량 분포를 고려하여 분석된다. 공간운동의 해석을 위해서는 좌표계 설정과 운동 방정식의 적용이 필수적이다. 2. 에너지와 속도 계산 강체의 운동 에너지는 병진 에너지와 회전 에너지의 합으로 표현된다. 주어진 질량, 길이, 중력가속도 등의 물리량을 이용하여 속도를 계산하며, 에너지 보존 법칙을 적용하여 다양한 운동 상태에서의 속도를 구할 수 있다. 3...2025.11.16
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회전관성 실험: 이론값과 측정값 비교2025.11.161. 회전관성(Moment of Inertia) 회전관성은 회전축 주위에서 물체가 회전운동에 저항하는 정도를 나타내는 물리량입니다. 서로 다른 모양의 물체는 서로 다른 회전관성을 가지며, 이는 질량과 질량 분포에 따라 결정됩니다. 본 실험에서는 원형 링과 원판 등 다양한 형태의 물체에 대해 회전관성을 측정하고 이론값과 비교하여 회전관성의 개념을 이해하고 이론적 공식을 증명합니다. 2. 토크(Torque) 토크는 회전축 주위에서 물체를 회전시키는 힘의 효과를 나타내는 물리량입니다. 회전관성과 함께 회전운동의 기본 개념을 이루며, 뉴턴...2025.11.16
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각운동량 보존법칙 실험2025.11.161. 각운동량 보존 회전하는 물체에 서로 다른 물체를 떨어트려 충돌 직전과 직후의 각속도를 측정하여 각운동량의 변화를 관찰한다. 이 실험을 통해 고립된 계에서 외부 토크가 없을 때 각운동량이 보존되는 물리 법칙을 이해하고 검증한다. 2. 회전 운동 에너지 충돌 전후의 각속도 데이터를 이용하여 회전 운동 에너지를 계산한다. 충돌 과정에서 회전 운동 에너지가 어떻게 변화하는지 분석하여 탄성 충돌과 비탄성 충돌의 특성을 파악한다. 3. 회전 센서 및 측정 장치 회전 센서는 고무링의 회전을 감지하여 각속도를 측정하는 핵심 장치이다. 808...2025.11.16
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마그누스 효과와 베르누이 원리를 통한 구기종목의 공 커브 현상 분석2025.11.161. 마그누스 효과 구기종목에서 회전하는 공이 공중에서 곡선을 그리는 현상으로, 회전하는 물체가 주변 공기에 가해지는 힘의 방향을 바꾸어 발생한다. 축구의 스핀킥, 야구의 스크루볼 등에서 나타나며, 회전하는 공과 주변 공기 간의 상호작용으로 인해 발생하는 압력 차이가 원인이 된다. 2. 베르누이 원리 유체 역학의 기본 원리로, 유체가 특정 구역을 통과할 때 유체 속도가 증가하면 압력이 감소하고, 속도가 감소하면 압력이 증가하는 현상을 설명한다. 마그누스 효과에서 회전하는 공의 윗 표면은 빠른 속도로 인해 낮은 압력을, 아랫 표면은 ...2025.11.16
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당구의 역학: 2차원 충돌에서 운동량과 에너지 보존2025.11.181. 운동량 보존법칙 단일 입자의 운동량은 p=mv로 정의되며, 외력이 0일 때 운동량은 보존된다. 본 실험에서는 공기 테이블 위의 두 원판 2차원 충돌에서 외력이 작용하지 않아 이론적으로 운동량이 보존되어야 한다. 그러나 실제 실험에서는 원판의 회전 효과로 인해 선운동량과 각운동량 간의 전환이 발생하여 운동량 보존법칙이 성립하지 않았다. x방향과 y방향 운동량 모두 시간에 따라 변화하였으며, 이는 회전운동에 의한 에너지 손실과 철선과의 충돌에서의 에너지 손실이 주요 원인이다. 2. 탄성계수와 충돌 분석 탄성계수는 충돌 전후 운동에...2025.11.18
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궤도를 따라 굴러가는 공의 역학적 에너지 보존 실험2025.11.181. 관성모멘트와 회전운동에너지 관성모멘트는 회전운동의 관성에 해당하는 양으로, 질량에 비례하고 회전축으로부터의 거리의 제곱에 비례한다. 속이 꽉 찬 구의 관성모멘트는 I=(2/5)mr²이며, 회전운동에너지는 (1/2)Iω²이다. 구가 굴림운동을 할 때 총 운동에너지는 병진운동에너지와 회전운동에너지의 합으로 계산된다. 2. 역학적 에너지 보존 법칙 퍼텐셜 에너지는 보존력에 의해 정의되며, 중력장 내에서 물체의 퍼텐셜 에너지 변화량은 ΔPE=mgΔh이다. 외력이 존재하지 않을 때 운동에너지와 퍼텐셜 에너지의 합이 보존된다. 본 실험에...2025.11.18
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