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컴퓨터로 하는 물리학실험 7.훅의 법칙2025.05.141. 용수철의 탄성력 용수철의 늘어나는 길이와 작용하는 힘의 관계를 이해하고, 용수철 상수를 구하는 실험입니다. 용수철의 탄성력은 평형점으로부터의 길이 변화 x와 용수철 상수 k에 비례하며, 훅의 법칙 F=-kx로 주어집니다. 두 개의 용수철을 직렬로 연결하면 유효 용수철 상수 k_eff는 1/k_eff = 1/k_1 + 1/k_2이 되고, 병렬로 연결하면 k_eff = k_1 + k_2가 됩니다. 2. 용수철 상수 측정 실험에서는 회전운동 센서와 힘 센서를 이용하여 용수철의 늘어나는 길이와 작용하는 힘을 측정하고, 데이터 그래프의...2025.05.14
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열역학-HEC(Heat Engine Cycles and Ideal Gas Law) 예비레포트2025.04.291. 열역학 제1법칙 열역학 제1법칙이란 어떤 고립된 계의 총 내부에너지는 일정하다는 법칙이다. 즉 이를 식으로 표현하면 DELTA U=Q+W로 나타날 수 있다. 이때 우리는 편의상 계(system)를 기준으로 계에 들어오는 값을 양수, 계에서 나가는 값을 음수로 나타내는 편이다. 2. 일의 계산 일반적으로 Work(일)는 질량이 있는 물체에 F라는 힘과 dl이라는 거리를 곱한 값으로 나타낼 수 있다. (dW=Fdl) 이러한 개념을 피스톤의 움직임으로 인한 실린더 내부의 유체의 압축 혹은 팽창에 대해 적용하면 dW=Fdl는 dW=-...2025.04.29
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전기력, 전기장, 전기 선속, 전위, 전기적 에너지2025.11.171. 전기력 전기력은 전하가 전기장 속에서 이동하는 데 필요한 일을 의미하며, 쿨롱의 법칙에 따라 두 전하 사이에 작용하는 힘을 나타냅니다. 공식은 F=k·q₁·q₂/r²이며, 여기서 k는 쿨롱 상수(약 8.9875×10⁹ N·m²/C²), q₁과 q₂는 전하, r은 거리입니다. 전기력은 전기장을 통해 전하들 사이에 작용하며 전기적 에너지를 전달하고 전기 기기 작동에 필수적입니다. 2. 전기장 전기장은 전하를 가진 물체 주변에 형성되는 물리적 개념으로, 전하에 의해 생성되며 전기력선을 따라 작용합니다. 공식은 E=F/q이며, 여기서...2025.11.17
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균일한 외부 자기장 내 전류고리를 통한 자기유도와 에너지 전달2025.04.251. 균일한 외부 자기장 내 도체 전류고리의 접근 Lenz의 법칙에 의하면 자석이 전류고리를 향하여 움직이거나 혹은 멀어지는 방향으로 다가갈 때, 자기력은 외부에서 작용한 힘이 양의 일을 하게 함으로써 상대 운동을 방해한다. 또한, 유도된 전류가 흐를 때 물질의 전기저항으로 인해 생성된 열에너지는 전류고리를 이루는 물질 온도를 높인다. 이는 외력이 닫힌 전류고리와 자석으로 이루어진 계에 역학적 에너지를 열에너지로 바꾸어 전달함을 의미한다. 2. 유도 기전력의 크기 전류고리를 자기장 내에서 빼낼 때 작용하는 일률(P`)과 유도 기전력...2025.04.25
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LC진동 정리2025.05.011. LC진동의 정성적 분석 축전기의 전기장과 유도기의 자기장이 진동하는 현상을 전자기 진동이라고 하며, 회로 내 전자기 진동이 일어날 때 회로가 진동한다고 한다. 진동하는 LC회로에서 에너지는 주기적으로 축전기의 전기장과 유도기의 자기장 사이를 왕복한다. 저항이 없는 이상적인 LC회로에서는 축전기의 전기장과 유도기의 자기장 사이에서 발생하는 에너지 전환 이외에 다른 에너지 전환은 없으며, 에너지 보존으로 인해 진동은 무한히 계속될 것이다. 2. LC진동의 정량적 분석 LC진동하는 회로의 전체 에너지는 유도기의 자기장에 저장된 에너...2025.05.01
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역학적 에너지 보존법칙 실험2025.11.161. 역학적 에너지 보존법칙 경사진 운동 트랙을 따라 미끄러져 내려가는 카트의 움직임을 측정하여 서로 다른 시간에서의 운동 에너지와 퍼텐셜 에너지를 계산한다. 이를 통해 역학적 에너지가 보존됨을 확인하는 실험이다. 역학적 에너지는 운동 에너지와 퍼텐셜 에너지의 합으로, 외부 힘이 작용하지 않는 폐계에서는 항상 일정하게 유지된다. 2. 운동 에너지 질량 m인 물체에 일정한 알짜힘을 작용하면 뉴턴의 제2법칙에 따라 물체의 가속도는 일정하게 된다. 물체가 변위 Δx만큼 이동했을 때 힘이 물체에 한 일을 계산할 수 있으며, 이는 물체의 운...2025.11.16
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MBL을 이용한 농구공 물리 실험2025.05.141. 등가속도 운동과 중력 가속도 실험에서는 자유 낙하하는 농구공의 속도를 측정하고, 속도의 기울기를 이용해 중력가속도를 구할 수 있다. 자유 낙하 운동은 공기 저항을 무시하고 오직 중력만이 영향을 미치는 운동으로, 이때의 가속도를 중력가속도라고 한다. 중력가속도는 약 9.807m/s^2의 값을 갖는다. 2. 알짜힘이 한 일과 운동에너지의 변화량 알짜힘이 한 일은 운동에너지의 변화량과 같다. 자유 낙하하는 물체에게 있어서, 중력이 한 일은 운동량의 변화량과 같다. 즉, mgh= (1/2)mv_f^2 - (1/2)mv_i^2이다. 이...2025.05.14
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Refrigeration Cycle Experiment2025.01.131. 열역학 제1법칙 열역학 제1법칙은 에너지 보존 법칙으로, 에너지는 생성되거나 소멸되지 않고 오직 한 형태에서 다른 형태로 변환된다는 것을 의미한다. 일과 열은 에너지의 형태이며, 열역학 제1법칙은 열의 생성 또는 흡수와 관련된 현상에 에너지 보존 원리를 적용한 것이다. 2. 열역학 제2법칙 열역학 제2법칙은 시스템과 그 환경의 엔트로피가 증가한다는 것을 말한다. 엔트로피는 열역학적 상태를 나타내는 물리량 중 하나이며, 가역적 과정에서 시스템의 엔트로피 변화는 열 전달량을 절대 온도로 나눈 값과 같다. 3. 엔탈피 엔탈피는 내부...2025.01.13
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RLC회로의 감쇠진동에 대한 정리2025.05.021. RLC회로의 감쇠진동 기술 RLC회로에서 저항이 존재하면 전체 회로 내 전자기 에너지(전기 에너지와 자기 에너지의 합)가 일정하지 않습니다. 저항에서 전자기 에너지가 열에너지로 전환되어 빠져나가기 때문에 전하와 전류, 퍼텐셜차의 진동은 진폭이 점차 줄어드는 형태로 나타나는데, 이를 감쇠진동(damped oscillation)이라고 합니다. 2. 저항소모율 RLC회로의 감쇠진동을 보다 정량적으로 계산하기 위해서는 일률(저항소모율)에 관한 식을 세워야 합니다. 전하량의 변화(dq), 전자기 에너지의 변화(dU), 옴의 법칙(Ohm...2025.05.02
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피스톤-실린더 시스템의 열역학 문제 풀이2025.11.161. 이상기체의 상태방정식 피스톤-실린더 시스템 내 공기의 상태 변화를 분석하기 위해 이상기체 상태방정식 PV/T = 상수를 적용합니다. 초기상태(P1=150kPa, T1=27°C, V1=400L)에서 최종상태(V2=800L, P2=350kPa)로 변할 때, T2 = (P2×V2×T1)/(P1×V1) 식으로 최종온도를 계산합니다. 이는 공기를 이상기체로 가정하고 외력이 없는 조건에서 적용되는 기본 열역학 원리입니다. 2. 열역학 제1법칙과 에너지 보존 열역학 제1법칙 Q = ΔU + W에 따라 공기에 전달된 열량을 계산합니다. 외력...2025.11.16
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