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(A+)단국대학교 일반물리학실험1 열의일당량 예비보고서

일반물리학실험1 예비레포트실험제목열의 일당량 측정학 과학 번성 명지도교수조제출일자실험제목열의 일당량 측정1. 목적역학적 계에 마찰력이 작용하면 마찰력이 한 일만큼 역학적 에너지의 일부가 감소하여 내부에너지로 전환된다. 이때 역학적 에너지의 감소량과 내부에너지의 증가량은 동일하다. 계의 에너지가 변화되는 방법은 이와 같이 계에 일을 해주는 것 외에 열을 이용해 에너지를 전달하는 방법이 있다. 다, 열은 계와 계 사이에 온도차가 있을 때만 전달되는 에너지다. 본 실험에서는 마찰을 통해 계에 전달해준 일을 열로 환산하여 열의 일당량(열을 일로 환산할 때의 비례상수)을 측정해본다.2. 원리계의 내부에너지는 계의 질량중심에 대해 정지해 있는 기준틀에서 볼 때 계를 구성하는 미시적 원자(또는 분자)들이 갖는 무질서한 병진, 회전, 진동에 의한 운동에너지와 원자(또는 분자)들 사이에 작용하는 힘에 의한 위치에너지를 포함하는 개념이다. 단, 계 전체가ㅣ 공간을 이동할 때의 운동에너지와 위치에너지의 변화는 포함하지 않는다. 어떤 계가 가지고 있는 역학적 에너지는 보존력장에서는 보존되지만 마찰력과 같은 비보존력이 존재할 때는 마찰력이 한 일 만큼 역학적 에너지는 감소되며 감소된 에너지는 내부에너지로 전환된다. 흔히 ‘내부에너지’와 ‘열’을 혼동하는데 ‘열’은 계와 환경 사이의 온도차에 의해 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 흘러가는 ‘에너지 전달’을 뜻하는 것이다. 그러므로 따뜻한 물잔을 손으로 잡으면 물잔에서 손으로 ‘열’이 발생하여 흘러가지만 차가운 물잔을 손으로 잡을 때도 손에서 물잔으로 ‘열’이 발생하여 흘러간다. 그러므로 ‘차갑고 뜨거운’것이 열이 아니며 마찬가지로 온도 역시 ‘차갑고 뜨거운’ 정도가 아니라 ‘열’이 어느 쪽으로 흘러갈지를 결정하는 척도이다. 질량 m인 계가 환경과의 상호작용을 통해 Q의 열에너지를 얻거나 잃어TRIANGLE T만큼 일어날 수 있다. 이때 일을 통해 공급한 에너지와 계의 온도변화를 이용하면 일과 열 사이의 비례관계를 알아낼 수 있다. 이 관계는 줄(James Prescott Joule)의 유명한 실험을 통해 밝혀졌다.Q=mc TRIANGLE T ················································ 식 (1)이때 c는 물질의 ‘비열(specific heat)’로서 단위 질량의 물질의 온도를 1℃올리는 데 필요한 열에너지의 양이다. 열에너지의 공급과 마찬가지로 질량 m인 계에 일을 해줄 때 역시 계의 온도가TRIANGLE T만큼 일어날 수 있다. 이때 일을 통해 공급한 에너지와 계의 온도변화를 이용하면 일과 열 사이의 비례관계를 알아낼 수 있다. 이 관계는 줄(James Prescott Joule)의 유명한 실험을 통해 밝혀졌다.1) 줄의 실험다음 그림은 줄의 실험장치의 개략도이다.그림 1과 같이 질량 m인 두 추를 회전날개가 달려있는 축에 감은 후 단열재에 들어있는 물통과 연결한다. 도르래를 통해 줄이 풀리면서 두 질량이 낙하하면 물통에 잠겨있는 회전날개가 돌면서 물을 휘젓게 된다.그림 1 열의 일당량을 결정하는 줄의 실험장치이때 회전날개와 물 사이의 마찰에 의해 물에 에너지가 공급되면 물의 온도가 상승하게 된다. 줄은 반복되는 실험을 통해서 역학적 에너지가 공급되면 물의온도가 상승하게 된다. 줄은 반복되는 실험을 통해서 역학적 에너지의 감소량은 물의 질량과 온도증가의 곱에 비례하며 그 비례상수는 약 4.18J/g·℃임을 알게 되었다. 이때 필요한 열을 ‘칼로리(calorie)’라 하며 다음과 같이 정한다.1 cal = 4.186 J ·········································· 식 (2)이를 ‘열의 일당량(mechanical equivalent of heat)’이라 한다.2) 마찰원동을 이용한 열의 일당량 측정다음 그림 2는 마찰원통(실린더)을 이용한 열의 일당량 측정 실험장치이다.줄의 실험장치에서 밝혀진 것과 같이 계에 해준 일(위치에너지의 감소량)과 공급된 열량은 다음과 같이 비례관계가 있다.W PROPTO Q ·················································· 식 (3)이때 두 물리량을 같게 만들어주기 위한 비례상수를J라 하면 다음과 같아진다.W=JQ ················································ 식 (4)이 비례상수가 열의 일달량이며 그 값은J=4.186`J/cal이다(열의 일당량이라는 물리량의 기호J와 에너지의 단위 J을 혼동하지 말자).그림 2 마찰원통을 이용한 열의 일당량 실험장치그림 2의 실험장치에서 반지름R인 마찰원동(실린더)에 나일론 줄을 몇 회 감고 그 끝에 질량M인 추를 매단 후 회전손잡이를 감았을 때 추가 끌려올라오지 않고 원통에 감긴 나일론 줄이 빡빡하게 헛도는 경우 추의 무게와 운동 마찰력의 크기는 같다. 그러므로 나일론 줄과 원통표면의 운동 마찰력은 다음과 같다.F=mg ··················································· 식 (5)만약 회전손잡이를 N회 돌린다면 마찰력이 작용한 거리는d=2 pi RN이 되므로, 이때 마찰력이 한 일은 다음과 같다.W=Mg(2 pi RN) ············································· 식 (6)마찰력이 한 일은 원통의 온도를TRIANGLE T만큼 올리는데 쓰였으므로 발생한 열은 다음과 같다.Q=mc TRIANGLET ················································ 식 (7)이 식에서 m은 원통의 질량, c는 원통의 비열이다. 그러므로 열의 일당량은 다음과 같이 구할 수 있다.J= {W} over {Q} = {Mg2 pi RN} over {mc TRIANGLE T} ········································ 식 (8)엔트로피엔트로피는 열역학적 계의 유용하지 않은 에너지의 흐름을 설명할 때 이용되는 상태 함수다. 통계학적으로, 주어진 거시적 상태에 대응하는 미시적 상태의 수의 로그로 생각할 수 있다. 엔트로피는 일반적으로 보존되지 않고, 열역학 제 2법칙에 따라 시간에 따라 증가한다. 독일의 물리학자 루돌프 클라우지우스가 1850년대 초에 도입하였다. 대개 기호로 라틴 대문자 S를 쓴다.엔탈피엔탈피는 열역학계의 성질로, 계의 내부 에너지에 압력 곱하기 부피를 더한 값으로 정의된다. 대기압이나 수압과 같이 일정한 압력에 둘러싸인 계를 다룰 때 유용하게 사용되는 상태함수이다. 기호는 대개 라틴 대문자 H이다. 국제단위계상에서 줄이 열량 단위에서 칼로리가 엔탈피를 나타내기 위한 단위로 사용된다. 열역학 제 1법칙에 의하면 계의 내부에너지 변화량을 구하기 위해서는 가ㅏ한 열량과 해준 일을 모두 알고 있어야 한다. 등압과정에서는 계가 받은 열량이 계의 엔탈피 변화량과 같게 된다. 따라서 일의 양을 매번 계산하기 번거롭다는 등의 실용적인 이유로 등압과정에서 측정된 엔탈피 변화량이 주로 사용된다. 화학 물질에 대해 엔탈피라는 용어를 사용할 때에는 대부분 표준상태, 즉 1 바 부근의 압력과 25도 부근의 온도를 상정한다. 엔탈피 변화량은 흡열 과정에서 양의 값을, 발열 과정에서는 음의 값을 가진다.3. 기구 및 장치열의 일당량 실험장치(회전수카운터, 온도계 내장), 추 (5kg), 나일론 끈그림 3 열의 일당량 실험장치 구성품4. 실험방법(1) 열의 일당량 실험장치를 실험테이블에 고정클램프를 이용하여 충분히 견고하게 고정한다.(2) 고정핀에 그림 4의 오른쪽 그림과 같이 나일론 끈을 고리를 만들어 감는다.

공학/기술| 2024.04.04| 7페이지| 2,000원| 조회(216)

실험, 열, 단국대, 일반물리학실험, 열의일당량

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(A+) 단국대학교 일반물리학실험1 선운동량 보존(탄성충돌) 예비보고서

일반물리학실험1 예비레포트실험제목선운동량 보존(탄성충돌) 실험학 과학 번성 명지도교수실험제목선운동량 보존(탄성충돌) 실험1. 목적두 개의 쇠공을 충돌시켜 충돌 전후의 속력을 측정하여 두 쇠공의 충돌 전후의 선운동량을 비교하고 선운동량 보존법칙을 이해한다.2. 실험 원리정지하고 있는 질량m _{2}인 입자에 질량m _{1}인 입자가 속도v _{1}으로 충돌하면 이 두 입자는 충돌 후 [그림 9-1]과 같이 운동한다.이 충돌과정에서 외력의 합F _{ext}은 0이므로 선운동량은 보존된다. 즉,F _{ext} = {dP} over {dt} =0이므로P= sum _{i} ^{} p _{i} =상수이다.따라서m _{1} v _{1} +0=m _{1} v _{1}^{'} +m _{2} v _{2}^{'}cdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdots①이다. 식(1)을 입사방향을x축, 이와 직각방향을y축으로 하는 직각좌표계의 성분으로 표시하면그림 9-1 두 입자의 2차원 탄성충돌 (그림 속의 을 으로 변경x성분:m _{1} v _{1} =m _{1} v _{1} 'cos theta _{1} +m _{2} v _{2} 'cos theta _{2}cdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdots②y성분:0=m _{1} v _{1} 'sin theta _{1} -m _{2} v _{2} 'sin theta _{2}cdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdots③이다. 또 이 충돌이 탄성충돌이라면 충돌 전후의 계의 운동에너지는 보존되므로{1} over {2} m _{1} v ^{2} = {1} over {2} m _{1} v _{1} ' ^{2} + {1} over {2} m _{2} v _{2} ' ^{2}cdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdots④이다. 만약에 입사입자m _{1}과 표적입자m _{2}의 질량이 같다면(m _{1}=m _{2}), 식 (4)는v ^{2} =v _{1} ' ^{2} +v _{2} ' ^{2}cdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdots⑤이 되어, 충돌 후 두 입자의 진행방향은 직각을 이루게 된다. 즉,theta _{1} + theta _{2} = {pi } over {2}cdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdots⑥이다.3. 실험 기구 및 장치2차원 충돌 장치([그림 9-2]), 질량이 같은 쇠공 2개, 수직기, C형 클램프, 갱지, 먹지, 자, 각도기4. 실험방법① 입사구 및 표적구의 질량과 반지름을 측정하여 기록한다.② 2차원 충돌장치를 실험대 끝부분에 C형 클램프로 고정하고, 수직기, 갱지 및 먹지를 [그림 9-2]와 같이 장치한다.③ 질량이 같은 두 개의 쇠공을 준비하여 하나는 표적구로, 또 하나는 입사구로 사용한다.④ 표적구 없이 입사구를 일정한 높이의 기준점에서 굴러내려 떨어진 장소와 수직기 끝점이 지시하는 지점과의 수평거리r _{0}를 5회 측정하여 기록하고 평균값을 구한다.⑤ 입사구가 낙하한 수직거리H를 측정한다.그림 9-3⑥ 과정 ④, ⑤의 측정값으로 입사구의 속력v _{1} =r _{0} sqrt {{g} over {2H}}를 구한다.그림 9-2 2차원의 충돌장치⑦ 표적구를 입사구와 약 40°를 유지하도록 올려놓고 과정 ④에서 설정해놓은 기준점에서 입사구를 굴러내려 표적구를 충돌시킨 후 두 공이 떨어진 지점의 수평거리r _{1}과r _{2}, 입사방향과 이루는 각theta _{1}과theta _{2}를 측정한다. 이와 같은 과정을 5회 반복하여 평균값을 구한다. 이 때 벡터의 시작점은 [그림 9-3]을 참고로 하여 정해야 한다.⑧ 표적구와 입사구의 각을 약 55°, 70°로 놓고 과정 ⑦을 반복한다.⑨r _{1} ,`r _{2} ,` theta _{1}및theta _{2}로부터 충돌 후 입사구와 표적구의 속도v _{1} '와v _{2} '를 계산한다. 여기서, 입사구의 속도v _{1} '=r _{1} sqrt {{g} over {2H}}, 표적구의 속도v _{2} '=r _{2} sqrt {{g} over {2H}}이다.5. 참고문헌[1] 일반물리학실험, 김연중 외 2인, 북스힐, 93p (2020)[2] 선운동량 보존의 법칙을 활용한 감충지주의 충돌거동/고만기 외 3인/한국산학기술학회논문지/제16권12호/ 2022.04.24.[3] 지지력과 전도안정성이 강화된 감충지주 및 이를 이용한 차량 지주충돌시의 충격 감소방법/TECH BRIDGE/https://tb.kibo.or.kr/ktms/supplyTe/view.do?rbsIdx=110&TECH_NO=KST2019024475

공학/기술| 2024.04.04| 4페이지| 2,000원| 조회(206)

선운동량, 실험, 단국대, 일반물리학실험, 탄성충돌

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(A+)단국대학교 일반물리학실험1 탄동진자 예비보고서

실험제목탄동진자 실험1. 목적탄동진자를 이용하여 운동량 보존의 원리를 실험을 통하여 학습하고, 공의 초기속도를 계산해 본다.2. 실험 원리탄동진자(Ballistic Pendulum)에서 공을 발사했을 때 진자가 움직인다. 이 진자가 도달한 높이로부터 퍼텐셜에너지(U)를 계산할 수 있고, 이러한 퍼텐셜에너지는 공의 운동에너지(K)와 같다. 공을 발사했을 때 진자는 회전을 하는데, 이때 퍼텐셜에너지의 변화는 다음과 같다.TRIANGLE U=Mg TRIANGLE h _{cm}cdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdots①여기서 M은 공의 질량과 진자의 질량의 합이며,TRIANGLE h는 높이의 변화이다.따라서TRIANGLE h와TRIANGLE U는 다음과 같다.DELTA h=R(1-cos theta )cdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdots②TRIANGLE U=MgR _{cm} (1-cos theta )cdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdots③여기서R _{cm}은 진자의 고정축으로부터 진자와 공의 합쳐진 중심점까지의 거리이다. 여기서 충돌 후 진자의 운동에너지는K= {1} over {2} Mv ^{2} _{p}cdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdots④충돌 후 진자의 운동량은P _{p} =Mv _{p}이므로 이를 식 (4)에 대입하면K= {P ^{2} _{p}} over {2M}cdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdots⑤이를 운동량으로 풀면P _{p} = sqrt {2M(K)}cdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdots⑥운동량은 충돌 전의 공의 운동량P _{p} =mv _{b}와 같고, 운동에너지와 퍼텐셜에너지는 같으므로 두 식을 연립해서 풀면 다음과 같다.mv _{b} = sqrt {2M ^{2} gR _{cm} (1-cos theta )}cdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdots⑦이를 속도의 항으로 풀면v _{b} = {M} over {m} sqrt {2gR _{cm} (1-cos theta )}cdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdotscdots⑧※ 참고: 본 원리를 근사적인 방법으로 수식을 유도하였으며, 정확학 계산을 위해서는 회전 방정식을 이용해야 한다.3. 실험 기구 및 장치탄동 진자, 구슬 발사장치(Projectile Launcher)4. 실험방법① 탄동진자의 각도에0 DEG 에 맞추어 놓고, 발사장치 안에 구슬을 넣는다.② 방아쇠(Tigger)의 줄을 잡아당기면 발사장치 안에 있는 구슬이 발사된다. 이때 탄동진자가 움직인다.③ 탄동진자가 움직이면, 이때의 각도를 측정한다.④ 같은 힘의 크기로 실험과정 ①~③을 3회 반복하여 각도를 측정한다.⑤ 추를 1개 그리고 2개를 탄동진자에 매달아 실험과정 ①~④을 반복하여 측정한다.5. 참고문헌[1] 일반물리학실험, 김연중 외 2인, 북스힐, 87p (2020)[2] 고형물 처리를 위한 분리기 설계, https://www.alfalaval.kr/products/separation/centrifugal-separators/separators/innovations/separator-innovator/how-separation-works/separator-designs-for-solids-handling/

공학/기술| 2024.01.03| 2페이지| 1,500원| 조회(170)

실험, 단국대, 일반물리학실험, 탄동진자, 탄동진자 실험

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(A+)단국대학교 일반물리학실험1 역학적 에너지 보존(단진자) 예비보고서

실험제목역학적 에너지 보존(단진자) 실험1. 목적역학적 에너지 보존법칙을 확인하기 위하여 단진자의 운동을 이용하여 퍼텐셜에너지와 운동에너지의 변화를 측정한다.2. 실험 원리물리학의 기본 법칙 중에서 에너지 보존법칙은 가장 중요한 보존법칙이다. 에너지는 그 형태에 따라 운동에너지, 퍼텐셜에너지, 탄성퍼텐셜에너지, 열에너지, 전기에너지, 화학에너지 등이 있다. 어떤 물리계에서 에너지의 형태는 변화될 수 있지만 그 총량은 항상 일정하다. 이것을 에너지 보존법칙이라 한다.그림 7-1 단진자의 각 위치에서 속도[그림 7-1]에서 질량 m이 임의의 위치에서 가지는 에너지 E는 운동에너지K= {1} over {2} mv ^{2}와 퍼텐셜에너지U=mgh의 합E=K+U= {1} over {2} mv ^{2} +mgh ----------(1)이다. 질량 m이 [그림 7-1]의 단진자의 운동에서 최고점에 도달하였을 때 운동에너지는 0이 되고 총 에너지는 퍼텐셜에너지와 같다. 또 질량 m이 최저점에 도달하면 퍼텐셜에너지는 0이 되고 총 에너지는 운동에너지와 같게 된다.따라서최고점에서 에너지=mgh _{1}최저점에서 에너지={1} over {2} mv ^{2} _{0}임의의 위치에서 에너지=mgh+ {1} over {2} mv ^{2}이고, 에너지 보존법칙에 의해mgh _{2} + {1} over {2} mv ^{2} _{0} =mgh _{1} + {1} over {2} mv ^{2} ------------(2)이고,v _{0} = sqrt {2gh _{1}} ---------------(3)이 된다.3. 실험 기구 및 장치스탠드, 면도날, 먹지, 방안지, 추(200g ~ 500g), 클램프, 가는 나일론 실, 자4. 실험방법그림 7-2 실험 장치도1) [그림 7-2]와 같이 실의 길이를 약 80cm정도로 하여 한쪽 끝은 스탠드에 고정하고 다른 쪽 끝에는 500g의 추를 매달아 연결한다.2) 실이 연직 방향에 위치할 때 끊어지도록 면도날을 잘 맞추어 설치한다. 즉, 추의 퍼텐셜에너지가 모두 운동에너지로 전환될 때 실이 끊어져야 한다.3) 책상 아래 바닥에 방안지를 놓고 그 위에 먹지를 올려놓는다.4) 준비가 되었으면 추를 최하점에서 약 20cm정도의 높이가 되도록 올린 후 놓는다.5) 면도날에 의해 끊어진 추는 처음 속력v _{0}로 수평 방향으로 던져진 물체의 경로를 따라 운동한다.6) 진자의 최저점에서 바닥까지의 높이를 H, 연직 방향에서 물체가 떨어진 지점ㄲㆍ지의 거리를 X라 하면H= {1} over {2} gt ^{2} ,`X=v _{0} t이므로, 처음 속력은v _{0} =X sqrt {{g} over {2H}}가 된다.7) 과정 (6)의 식을 이용하여 처음속력을 구하고 이 값을 이용하여 추의 운동에너지를 계산한다.8) 과정 (7)의 계산 결과가 처음의 퍼텐셜에너지mgh _{1}과 같은지 비교한다.9) H와h _{1}을 변화시키면서 (1)~(8)의 실험과정을 반복한다.5. 참고문헌[1] 일반물리학실험, 김연중 외 2인, 북스힐, 81p (2020)[2] 고형물 처리를 위한 분리기 설계, https://www.alfalaval.kr/products/separation/centrifugal-separators/separators/innovations/separator-innovator/how-separation-works/separator-designs-for-solids-handling/, 2022.03.28.6. 응용분야흔히 볼 수 있는 번지점프를 응용 예시로 제시할 수 있다. 사람이 일정한 높이의 번지점프대에 올라가면 지상에서 번지점프대까지의 높이만큼 일정한 위치에너지를 얻는다. 번지점프대에서 뛰어내리면 중력에 의해 아래로 떨어지면서 가지고 있던 위치에너지가 운동에너지로 전환되기 때문에 속력이 점점 빨라진다. 여기서 공기 저항을 무시하면 위치에너지가 감소하는 만큼 운동에너지가 증가하고 전체적인 역학적 에너지의 합은 보존된다. 즉, 공기저항과 같은 마찰력이 존재하기 때문에 위치에너지의 일부가 마찰 위치에너지로 전환되어 실제 운동에너지로 전환되는 에너지는 작아진다.

공학/기술| 2024.01.03| 3페이지| 1,500원| 조회(245)

실험, 단국대, 역학적 에너지, 일반물리학실험, 역학적 에너지 보존

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(A+)단국대학교 일반물리학실험1 구심력 측정 예비보고서

실험제목구심력 측정 실험1. 목적물체가 원운동하려면 힘이 필요하며 이때 물체에 작용하는 힘을 구심력이라 한다. 구심력이 물체가 회전할 때의 속도 및 반지름과 어떤 관계가 있는지를 실험으로 확인한다. 알려진 원운동의 구심력 결과와 비교하여 분석한다.2. 실험 원리질량m인 어떤 물체가 반지름r의 원을 그리며 일정한 속력v로 운동하기 위해서는 물체에 그 원운동의 중심을 향하는 힘의 작용이 필요하다. 이 힘을 구심력이라 하며 이때의 힘F는 질량 m과 속력v, 그리고 반지름r을 이용하여 다음과 같이 표현할 수 있다.F= {mv ^{2}} over {r} ---------------(1)진동수(단위 시간당 회전수) 및 각속력을 각각f 및omega 라고 하면 등속원운동의 경우에는 속력v는 다음의 관계를 갖는다.v=r omega =2 pi fr -----------(2)따라서 구심력F을 속력 대신에f 및omega 로 표현할 수 있다.F=4 pi ^{2} mrf ^{2} =mr omega ^{2} ------(3)3. 실험 기구 및 장치구심력 측정장치(용수철 및 추 포함), 전원장치, 포토게이트 타이머 장치, 포토게이트, 전원선, 용수철의 힘상수 측정 장치그림 1 구심력 측정 장치4. 실험방법1) [그림 1]의 구심력 측정 장치의 회전축 부분을 연결하고 [그림 2]와 같이 포토게이트를 설치한다.그림 2 포토게이트의 설치 위치2) [그림 3]과 같이 구심력 측정 장치의 회전축 부분의 나사를 풀어 세운다. 좌측에 표시된 추의 무게와 용수철이 압축된 길이를 잰 후 용수철의 힘상수를 구한다. (F=mg=kx)그림 3 용수철의 힘상수 측정3) 포토게이트와 포토게이트 타이머를 연결하고 구심력 측정 장치에 전원장치를 연결한다. 이때 25V 이상의 전압이 인가되지 않도록 주의 한다.4) 전원 장치의 전압을 14V로 맞춘 후 5초 정도 후에 포토게이트 타이머를 이용하여 1분 동안의 회전수를 측정한다. 추의 회전반지름, 회전할 때 처음 위치에서 추가 밀려난 거리를 3회 측정하여 평균값을 구한다. 전원 장치의 전압을 16, 18, 20, 22V로 상승시켜 반복하여 측정한다.그림 4 회전 띠로 보이는 회전 질량의 모습5) 추의 질량과 회전반지름, 1분 동안의 회전수를 측정하여 기록하고 회전할 때의 속력을 식 (2)로 구한다.6) 추의 질량과 회전할 때 추가 밀려난 거리를 이용하여 식 (3)에서 구심력F을 구하여 기록한다.7) 추를 바꾸어 ②~⑥의 실험을 반복한다.8) 과정 ⑤의 속력v와 과정 ⑥의 구심력F을 이용하여v ^{2} -F의 그래프를 작성한다.9) 구심력F와v ^{2}의 그래프를 작성한 후 기울기를 구하고, 이를 과정 ⑤에서 측정한 회전반지름 r과 회전물체의 질량 m으로 나타내어라. 이 결과를 식 (1)과 비교하고 차이에 관하여 검토하라.5. 참고문헌[1] 일반물리학실험, 김연중 외 2인, 북스힐, 73p (2020)[2] 고형물 처리를 위한 분리기 설계, https://www.alfalaval.kr/products/separation/centrifugal-separators/separators/innovations/separator-innovator/how-separation-works/separator-designs-for-solids-handling/, 2022.03.28.[3] 원심 분리기의 정의 유형 및 용도, https://ko.eferrit.com/%EC%9B%90%EC%8B%AC-%EB%B6%84%EB%A6%AC%EA%B8%B0-%EC%A0%95%EC%9D%98-%EC%9C%A0%ED%98%95-%EB%B0%8F-%EC%9A%A9%EB%8F%84/

공학/기술| 2024.01.03| 3페이지| 1,500원| 조회(228)

구심력, 실험, 단국대, 일반물리학실험, 구심력 측정

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