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1차원충돌

1. 실험 목적마찰이 없는 에어트랙에서 두 입자의 충돌과정은 서로에게 가해지는 힘이 내력뿐이므로, 계의 전체 운동량은 충돌 전후에 변하지않는다. 이 실험은 에어트랙위에서 일차원 충돌현상을 이용하여 운동량 보존법칙을 확인하고 에너지의 변화를 살펴본다.2. 이론 및 원리일차원 충돌을 하는 입자의 경우 충돌 과정에서 이 계에 작용하는 힘은 서로 미는 힘으로 두 입자에 같은 크기, 반대방향으로 작용하여 계 전체로는 상쇄한다. 이런 힘을 내력이라고 부르며 이 특성은 물체에 가해지는 힘의 작용-반작용의 법칙에서 기인한다. 내력만이 작용하는 계의 선운동량은 보존되므로, 두 입자의 충돌 전후에 입자계의 총 선운동량은 같다.mv _{1+Mv _{2 }+(m+M)v3. 실험 기구 및 장치①포토게이트 시스템②에어트랙③에어 블로어 및 송풍기 연결호스④글라이더 2개⑥전자저울4. 실험방법1)준비단계①에어트랙을 평평한 테이블에 설치하고 트랙의 수평을 조절한다. 송풍기를 연결하여 공기를 공급한 상태에서 글라이더를 올려놓고 글라이더의 움직임을 보면서 트랙의 수평을 맞춘다.②송풍기의 출력이 지나치게 강하면 글라이더가 좌우로 흔들리는 등의 불안정한 상태에 놓이게 되므로 적절한 세기를 찾아야 한다.③송풍기의 적정 출력을 찾기 위한 한 방법은 다음과 같다. 먼저 트랙을 약간 기울게한 다음 트랙의 기울어진 아래 단에 반사 범퍼를 설치한다. 글라이더를 일정 거리에서 아래로 미끄러지게 하여 되돌아오는 위치가 원래 위치에 최대한 가깝게 돌아오는 출력을 찾는다.2)일차원 탄성 충돌①에어트랙에 글라이더 두 개를 각각 양쪽 끝에 위치시킨다. 포토게이트 A, B를 두 개의 글라이더 안쪽에 두고, 타이머를 Each 모드로 설정한다. 포토게이트 A, B 사이의 거리를 충분히 두어서 두 글라이더가 두 게이트 사이에서 충돌할 수 있도록 위치시킨다.②한쪽 글라이더에 범퍼를 단다. 단 범퍼는 글라이더의 아래쪽 구멍에 끼워서 포토게이글라이더가 잘 통과할 수 있게 한다. 불필요하게 범퍼가 포토게이트의 센서에 닿지 않도록 위치시킨다. 또 범퍼를 한쪽에서 달면 글라이더가 불균형하여 송풍기를 켤 때 공기에 의해 미끄러지므로 양쪽에 달아준다.③송풍기를 작동하고 두 글라이더를 손으로 밀어주어서 각 게이트 별로 글라이더가 통과하는 시간을 잰다. 이 때 게이트 별로 글라이더가 두 번 통과하는 경우가 있는데, 이 시간을 확인하려면 단추를 이용하여 전에 기록된 시간을 볼 수 있다.④한쪽 글라이더가 정지해 있는 경우의 충돌을 생각할 때는 정지글라이더를 두 게이트 사이에 둔다.⑤위의 실험이 끝나면 글라이더의 추걸이에 추를 달아서 글라이더의 질량을 바꿔가면서 실험해 본다.3) 일차원 비탄성 충돌

공학/기술| 2019.06.22| 2페이지| 1,000원| 조회(164)

일반물리실험, 운동량 보존법칙, 일차원 충돌, 일차원 충돌현상

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2. 전압과 전류

2. 전압과 전류실험주제· 직류전원 공급 장치의 사용법을 익힌다.· 브레드보드를 이용하여 실험 회로를 구성한다.· 멀티미터를 이용하여 전압과 전류를 측정한다.실험장비· 직류전원 공급장치· 디지털 멀티미터· 브레드보드· 저항· 임의의 저항기초이론직류전원 공급 장치- 직류전원을 발생시켜 회로에 공급하는 장비다. 가장 기본적인 실험장비직류 DC) 크기와 방향을 나타내는 전압과 전류 예로는 건전지교류 AC) 시간에 따라 크기와 방향이 변하는 전압과 전류 예로는 가정용 전원브레드보드 –납떔이나 별도의 배선을 하지 않고도 부품들을 연결하여 회로를 구성할 수 있도록 만든 기판이다.전압 측정전압이란 두 점 사이의 전기적인 에너지의 차이를 말하며, 전위차라고도 한다. 전압이 높다는 것은 전류가 흐르는데 필요한 에너지가 많음을 의미한다.A~b 간의 전압B~c 간의 전압멀티미터를 전압 측정 모드로 바꾸고, 직류 또는 교류를 설정해야 한다.직류일경우 극성을 생각하여 적색 프로브는 [+] 흑색 프로브는 [-]쪽에 연결해야 한다.전류 측정전류란 전압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 전하가 연속적으로 이동하는 현상이다.전류의 방향 [+] >[-]적색 프로브는 [+] 흑색 프로브는 [-]전류를 측정하기 위해서는 멀티미터를 회로에 삽입하는 형태로 연결해야 한다.실험브레드보드를 이용한 회로 구성실험 과정Vr1Vr2Vr3실험과정 41.006v1.643v2.360v실험과정 5전류 I: 4.96 [mA]실험과정 60.824v1.186v3.0v실험과정 7전류 I: 4.5[mA]저항 연결을 한 사진이다.결과검토(2) 전압의 크기 V=IR 인데, 저항의 종류 때문에 v1

공학/기술| 2019.06.22| 6페이지| 1,000원| 조회(136)

전압, 일반물리실험, 전류, 전압과 전류

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등전위선 일물실

1. 실험의 목적수조 안에 놓인 두 전극 사이에 전위차를 가하여 전기장을 형성시켜 등전위선을 찾는다.전극의 형태에 따라 달라지는 등전위선의 모양을 확인하고 등전위선과 전기력선 사이의 관계를 이해한다.2. 실험 결과급류계를 통한 실험에서 어떠한 수치에 여러 점을 찍어 이은 결과 안쪽으로 휘어지는 듯한 그림이 그려지고 대칭성을 볼 수 있고멀티미터를 통한 실험에서는 어떠한 수치에 여러 점을 찍어 이은 결과 고르지 않게 그림이 그려졌으며 급격하게 변하는 부분이 있었다. 이 부분에 대해서는 오차가 생겼다고 생각한다.3. 토론실험 전 우선 관련된 법칙인 쿨롱의 법칙에 대한 내용을 상기 시키며 교수님의 설명을 들으며 실험을 구상하였고, 그 구상을 토대로 어떤식의 모양이 나올거다 라는 생각을 해보았고 실험결과와 내가 생각한 전기장의 모양을 비교시켜보았다. 그 결과 급류계에서는 비슷햇고멀티미터에서는 다른 모습을 보였다.4. 전하의 입장에서 쿨롱의 법칙이 의미하는 것은?전하를 가진 두 물체 사이에 작용하는 힘의 크기는 두 전하의 곱에 비례하고 거리의 제곱에 반비례한다. 같은 극성의 전하는 서로 미는 척력을 다른 극성의 전하는 서로 잡아당기는 인력이 작용한다.5. 전위란 무엇인가? 전하의 입장에서 생각해 보자.우선 전위란 전기장 내에서 단위전하가 갖는 위치에너지이다. 전하의 입장에서 보면우선 우리 학교에 대원기숙사 가는 길을 생각해보자. 전하가 가기 힘든 곳을 대원기숙사 가기 쉬운곳을 테크노관이라고 가정하자. 그럼 이때 전하가 가기 힘든 곳은 전위가 높다고 할 수있고, 전하가 가기 쉬운 곳은 전위가 낮다라고 할 수 있다. 이때 쿨롬의 법칙에서 전위는 전하량 q에 비례하고 떨어진 거리 r에 반비례한다.6. 등전위선은 무엇을 표현하는가?전기장과 전기력선을 표현한다. >> 전기장 내에서 단위양전하가 이동해 가면서 그리는 직선이나 곡선이다. 이때 전기력선을 통해 전기장의 방향 또한 알 수 있다. 이때 전기장의 방향은 모든 점위에서의 접선 방향이다.7. 등전위선 실험을 진행하는데 있어서 겪은 실험상의 어려운 점은?

공학/기술| 2019.06.22| 2페이지| 1,000원| 조회(315)

등전위선, 일반물리실험, 등전위선 실험

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4. 물리실험- 단진자

등속운동에 관한 실험 보고서1. 실험 목적진동하는 진자의 운동을 관찰하여 선형의 단순조화운동으로 근사할 수 있는 조건과 비선형 효과를 고려해야 할 경우를 알아보고 주기를 측정하여 이론식과 비교한다.2. 이론 및 원리단진자란 가볍고 늘어나지 않는 줄에 매달려 있는 점 질량으로 되어 있는 이상화 시킨 물체를 말한다. 그림 7.1과 같이 중력 하에서 질량 m인 물체가 길이 l인 줄에 매달려 단진동 운동을 하고 있다. 수직선과 각theta을 이루고 있을 때, 중력에 의한 힘은 지름 방향 성분mgcos theta와 접선 방향 성분mgsin theta의 두 성분으로 나눌 수 있다. 지름방향의 선분mgcos theta은 입자가 원주 상을 계속 운동하도록 유지시키는 구심 가속도와 같은 선상에 있으므로 물체의 속력을 변화시키지 못한다. 접선 방향 성분mgsin theta가 질점을 평형 위치를 되돌려 보내려는 복원력이 되는 것이다. 따라서 운동방정식은(1) -----------------F=m { d^2 s} over {dt^2 }=-mgsin theta가 되고, 각theta가 작다면(진폭이 작은 경우)sin theta = theta로 놓을 수 있으며 이 경우 운동방정식은(2) -----------------{ d^2 theta } over { dt^2}+ { g} over {l } theta = 0로 주어지며, 이는 용수철 진동의 k가 g/l로 바뀌었을 뿐 똑같은 선형의 단순조화운동을 나타내고 있다. 이 방정식의 해는(3) -----------------theta(t) = theta _{ 0}cos wt로, 초기조건은 t=0에서 최대 각theta_0을 갖는 것으로 하였다. 여기서 w는w^2 = g/l 로 정의 된 양으로 이해의 주기는(4) -----------------T_1 = { 2 pi } over { w} = 2 pi sqrt { { l} over { g} }로 주어지며, 매달아 놓은 입자가 가지는 질량과는 무관하다는 사실에 주목하자.sin theta를theta로 근사할 수 없을 경우 이는 대표적인 비선형 진동을 나타내며 이 경우 진동주기 T는 에너지 보존 식으로부터 아래와 같이 구할 수 있다.(5) -----------------T=2 sqrt { { l} over {g } } int _{ 0} ^{theta_0 } {[sin^2 ( { theta_0} over {2 } })-sin^2 ( { theta} over { 2} )] ^{ - { 1} over {2 } } d theta이는 첫 번째 유형의 타원적분으로 급수 전개하여 계산하면 다음과 같은 결과를 얻는다.(6) -----------------T=2 pi sqrt {{l} over {g}} [1+ {1} over {4} sin ^{2} ( {theta _{0}} over {2} )+ {9} over {64} sin ^{4} ( {theta _{0}} over {2} )+ CDOTS ]CONG 2 pi sqrt {{l} over {g}} (1+ {1} over {16} theta _{0} ^{2})3. 실험기구 및 장피① 물리진자용 무명실② 스텐드 및 클램프와 막대③ 질량걸이와 질량4. 실험 방법1) 그림 7.2와 같이 공 형태의 질량을 매단다.2) 진자의 길이(L)를 80cm 정도로 고정하여 운동시킨다. 진폭을 작게 하고 진자가 30회 주기운동을 하는데 소요된 시간을 측정 기록한다.3) 질량, 진자의 길이, 진폭을 기록한다. 길이와 진폭으로부터 각theta_0를 구한다.4) 2)~3)의 과정을 5회 반복한다. 매 실험에서 주기를 계산한다. 전체 5회 측정한 평균주기를 계산한다.5) 진자의 길이를 바꾸어서 2)~4)의 과정을 반복한다. 예를 들어 길이를 50cm , 60cm , 70cm , 80cm 등으로 바꾸어 보라.6) 질량을 바꾸어서 위의 2)~5)의 과정을 반복한다.7) 줄과 스탠드의 사이 각을 바꿔가면서 (5,10,20,30,40도) 2)~4)의 과정을 반복한다.8) 실험 데이터로부터 단진자 운동을 단순조화운동으로 근사할 수 있는 영역, 식 (6)의 비선형 효과를 고려하지 않을 수 없는 영역 등으로 구분하여 본다.5. 실험값 및 계산1) 진자의 길이(L)을 바꿀 때왕복 회수 5회, 질량 = 176g , 각theta_0 = 35DEG진자의 길이(m)시간(sec)주기(T)이론치(4)상대오차0.68.011.6021.5550.030%0.457.051.411.3460.047%0.35.831.1661.0990.060%2) 진자의 질량(m)을 바꿀 때왕복 회수 5회, 진자의 길이= 0.43m, 각theta_0=40DEG질량(g)시간(sec)주기(T)이론치(4)상대오차1416.861.3721.3160.042%2306.891.3781.3160.047%3036.901.381.3160.048%3) 진폭을 바꿀 때왕복 회수 5회, 진자의 길이 = 0.5m, 질량 = 176g각theta _{0}시간(sec)주기(T)이론치(4)상대오차307.411.4821.4190.044%607.451.491.4190.050%908.41.681.4190.184%6. 결과 및 토의1) 각이 변할 때, 이론치(4)의 값이 변하지 않는 이유는 이론치(4)의 값의 변화에 영향을 주는 진자의 길이가 고정되어 있기 때문이다.

공학/기술| 2019.06.22| 3페이지| 1,000원| 조회(146)

단진자, 일반물리실험, 단진동 운동

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6. 물리실험-음속측정

음속측정에 관한 실험 보고서1. 실험목적관 내부에서 일정한 주파수(진동수)의 음파가 전파될 때 관의 길이 변화에 따른 음파의 공명현상을 이해하고, 기주(공기기둥)가 공명할 때 물의 높이를 재서 음파의 파장을 알아내고 음파의 속도(음속)를 구한다.2. 원리진동수 f인 음파의 공기 중에서의 파장을 λ라 하면, 이 음파가 공기 중을 전파하는 속도 v는 다음 관계식을 만족한다.(1) -------- v = fλ진동수가 알려진 소리굽쇠를 진동시켜서 한쪽 끝이 막힌 유리관의 열린 쪽 관 끝에 접근 시키면 관속에서 음파는 양 쪽 끝을 오가며 반사를 여러 번 일으킨다. 이렇게 여러 번 반사되는 동안 서로 중첩되어 일반적으로는 작은 진동을 보일 것이다. 하지만 관의 길이가 적당한 값을 가지면 진행파와 반사파가 같은 위상을 가지게 되고 최대의 진폭을 가지는 공명이 일어난다. 이 때 파는 제자리에서 진동하는 것처럼 보이는 정상파가 된다.정상파는 배와 마디를 가지고 있다. 배는 정상파에서 진폭이 최대와 최소를 진동하는 부분이며, 마디는 진동이 없이 고정되어 있는 부분이다. 관의 열린 쪽은 배가 되어야 하고, 막힌 쪽은 마디가 되어야 한다. 그림 10.1과 같은 정상파의 파장 λ는(2) -------- λ = 2(L_{n+1} - L_{n}) =L_{n+2} - L_n , n ≥ 1이며 , 식 (1)에 식 (2)를 대입하면(3) -------- 2 f (L_{n+1} - L_{n}) = f (L_{n+2} - L_n)이 된다. 여기서L _{1} ,L _{2} ,L _{3} CDOTS 들은 유리관 내의 공명위치를 나타낸다. 관 끝L_0에서 첫 번째 공명위치L_1 까지의 길이는 λ/4에 가까우나 실제는 이 값보다 조금 작다. 이는 첫 번째 정상파의 배(복부)가 관의 모양, 크기 등에 따라서 관 끝보다 조금 위쪽에 위치한다는 것을 의미하며 , 원주형의 관인 경우에는 관 끝에서부터 복부까지 거리 δ와 관의 내반경 r과의 비(관 끝 보정), 즉 δ/r는 약 0.55~0.85이다.공기 중 또는 어떤 기체중의 음속은 다음 식에 의하여 매질의 물리적 성질에 관계된다.(4) --------v= sqrt { { gamma } over { rho kappa } } = sqrt { { gamma P} over {rho } }여기서 ρ는 매질의 밀도 , κ는 압축률, γ은 비열비이다. 이를 열역학의 기체법칙으로 전개하면(5) --------v=v_{0} sqrt { 1+t/273 }? 331.48(1+0.00183t)여기서,v_0는 0DEGC에서의 음속으로 약 331.48 m/sec이며 t는 섭씨온도이다.3. 실험기구 및 장치① 공명장치 (유리관(기주) , 스탠드 , 물그릇 , 연결호스 , 클램프 )② 소리굽쇠③ 고무망치④ 온도계⑤ 버니어 캘리퍼스4. 실험 방법① 소리굽쇠의 진동수 f을 읽어서 기록한다.② 그림 10.2와 같이 공명장치의 물그릇에 충분히 물을 담아 수면이 관 끝 가까이까지 오도록 한다.③ 고무망치로 소리굽쇠를 진동시켜 유리관 끝에 가까이하면서 물그릇을 서서히 내려 수면을 조정하여 소리가 가장 크게 울리는 공명점을 찾는다. 첫 번째 공명위치L_1, 두 번째 공명위치L_2, 세 번째 공명위치L_3, 네 번째 공명위치L_4을 여러 번 관속의 수면을 조정하면서 읽는다.④ 식 2 f (L_{n+1} - L_{n}) = f (L_{n+2} - L_n)에 의하여 음속 v을 계산한다.⑤ 실험온도를 측정하여 식 v = 331.48(1+0.00183 t) 에 의한 음속을 얻어 ④에서 얻은 결과와 비교한다.⑥ 관의 내경(r)과 관 끝에서부터 배까지의 거리(δ)를 측정하여 관 끝 보정 값 δ/r를 알아본다.? 다른 진동수를 가진 소리굽쇠를 이용하여 같은 실험을 되풀이한다.5. 실험값 및 계산-온도 t = 27DEGC-소리굽쇠의 진동수 f = 2000 Hz|표 10.1|횟수L_1L_2L_3L_2}-L_1L_3}-L_2평균10.0110.0190.0280.080.090.01520.01130.01890.02780.0760.0890.014930.0110.0190.02790.080.0890.011240.01120.01930.0280.0810.0870.015150.0110.0190.02810.080.0910.0150횟수12345v_1(m/s)=2 f (L_{n+1} - L_{n})= f (L_{n+2} - L_n)*************20v_2(m/s)=331.48(1+0.00183t)347.86347.86347.86347.86347.86%오차{|v_1} -v_{2} | } over {v_2 } TIMES1008.012.68.06.98.0-온도 t = 27DEGC-소리굽쇠의 진동수 f = 4000 Hz|표 10.2|횟수L_1L_2L_3L_2}-L_1L_3}-L_2평균10.090.0130.0170.040.040.09420.0930.0130.01690.0370.0390.093630.0890.0130.01680.0410.0380.093240.0880.0130.0160.0420.030.0950.0890.01330.0170.0410.0370.094횟수12345v_1(m/s)=2 f (L_{n+1} - L_{n})= f (L_{n+2} - L_n)32*************v_2(m/s)=331.48(1+0.00183t)347.86347.86347.86347.86347.86%오차{|v_1} -v_{2} | } over {v_2 } TIMES1008.014.95.73.45.76. 결과 및 분석1) 오차가 생기는 여러 가지 이유- 공명위치 보정에 대한 오차 : 우선 공명위치의 경우, 관 끝에서 첫 번째 공명위치까지의 길이는 λ/4에 가까우나 실제로는 이론값보다 조금 작다. 이는 첫 번째 정상파의 배가 관의 모양, 크기 등에 따라서 관 끝보다 조금 위쪽에 위치한다는 것을 의미한다. 따라서 공명위치에 대한 보정을 해 줄 필요가 있다고 생각한다.- 눈금을 읽는 과정에서의 오차 : 움직이는 물의 높이를 측정하는 것이었기 때문에 정확성이 부족했다. 그리고 기주 내부의 물의 높이를 측정할 때에는 메스실린더에서 물의 높이를 측정하는 방법(수면의 높이와 눈의 위치가 일치한 상태에서 측정)으로 해야 하지만, 경우에 따라 그렇지 못했으므로 여기서 오차가 생겼다고 생각한다.- 속도에 관한 오차 : 속도의 경우, 이론값보다 측정값이 조금씩 작다는 것을 알 수 있다. 이것은 v = fλ나 에서 계산에 사용한 온도나 진동수가 정확하지 않아서 그런 것일 수도 있다. 하지만 가장 큰 요인은 공명위치를 보정해주지 않아서 발생한 것이다. 따라서 공명위치를 보정해주고, 온도와 진동수를 좀 더 정확하게 측정한다면 속도에 관한 오차를 좀 더 줄일수 있는 방법이라고 생각한다.

공학/기술| 2019.06.22| 4페이지| 1,000원| 조회(160)

일반물리실험, 음속측정, 공명현상

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