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힘의 평형 예비, 결과 레포트 평가B괜찮아요

《실험 목표》힘의 개념과 단위를 정의하고, 힘의 합성 방법을 기하학적인 방법과 분해법에 의한 합성방법으로 알아본다. 또한 힘의 합성대를 이용하여 몇 개의 힘이 평행이 되는 조건을 이해한다.《실험 원리》힘의 평형이란 두 힘을 봤을 때 힘의 크기는 같고 방향은 반대인 것을 평형이라 한다.정지해 있는 물체는 모두 힘의 평형 때문에 그런 것이다.우리일상생활에서 어떤 물체에 힘이 가해지지 않다고 생각하기 쉬운데 지금 그 물체에는 지구가 끌어당기는 중력이라는 힘이 가해지고 있다.이때 지구가 당기는 힘과 어떤 물체가 당겨지지 않으려는 힘이 같기 때문에 이물체가 움직이지 않고 이때 힘의 평형이 이루어진다.그리고 또 줄다리기를 할 때 양쪽에서 동시에 당기는 데 줄의 이동이 없을 때 이때도 힘의 평형이라 할 수 있다. 또 시소를 탈 때 두 명의 사람이 평행한 상태를 계속 유지한다면그것도 힘의 평형이라 할 수 있다.또 다르게 말하자면, 어떤 물체가 외부로부터 힘을 받지 않아서 원래의 상태를 유지하고 있을 때 그 물체는 알짜힘이 0이 되고 이러한 경우, 가속도가 0이 되므로 물체는 관성에 의한 정지상태, 등속 직선 운동상태 등 힘이 작용하지 않는 상태에 있는 것이다.힘의 방향은 가속되는 방향과 같으며 벡터로 표시할 수 있다. 벡터로 표시하면 힘의 방향을 화살표의 방향으로 나타내고 힘의 크기를 길이로 나태내어 다른 힘과의 합성 및 분해가 용이하나 힘의 합성은 임의의 물체에 여러 개의 힘이 작용할 때 여러개의 힘이 동시에 작용하여 나타나는 하나의 힘으로 표현하기 위한 것다.반면 힘의 분해란 물체에 하나의 힘이 작용하는 것을 여러 개의 힘으로 나누어 표현하기 위한 것이다. 따라서 여러 힘을 받고 있는 물체가 평형 상태에 있으려면 두가지 조건이 필요하게 된다.(1) 제 1평형조건: ΣF = 0정역학적 평형상태, 즉 정지 또는 등속직선 운동상태를 유지하기 위해서 외력의 합이 0이 된다.2) 제 2평형조건: Στ = 0회전적인 평형상태, 즉 정지 또는 등속회전 운동을 유지하기 위해서는 임의의 축에 관한 모든 힘의 moment, 즉 torque의 합이 0이어야 한다.이 실험에서는 질점의 평형상태를 다루므로 제 1조건만 만족하면 된다.◈벡터의 합을 구하는 방법① 작도법에 의한 벡터의 합성㉠ 삼각형법·의 머리에 의 작용점을 놓는다.·의 작용점에서 의 머리까지 직선을 그으면 그것이 합 벡터가 된다.㉡ 평행사변형법·우선 두 벡터 의 작용점을 일치시킨다.·그 다음으로 를 두 변으로 하는 평행사변형을 그린다.·이 때 이 평행사변형의 대각선이 합 벡터가 된다.대각선의 길이가 합 벡터의 크기를 나타내고 대각선의 방향이 합 벡터의 방향이 된다.㉢ 다각형법 ? 두 개 이상의 벡터합은 다각형법으로 구할 수 있다.? 한 벡터의 화살표 끝에 다른 벡터의 작용점을 오게 하여서 첫 벡터의 작용점과다음 것의 화살표를 잇는다.이런 식으로 계속해서 여러 개의 합을 구할 수 있다.② 해석법에 의한 합성방법에서 C의 크기는 간단히 벡터대수에 의해서 구할 수 있다.평행 사변형 법에서 두 벡터 사이의 각도를 θ라 하면평행 사변형 다른 한각은 180 - θ 가 됩니다대각 말고 다른 한각, 평행사변형에서 두각을 더하면 180도 인데 나머지 한각)그러면 합성하려는 두 벡터가 삼각형을 이루고 그 각이 180 - θ 가 된다.cos 제 2 법칙에 의해 a, b를 합성하려는 벡터의 크기라 하면합성된 벡터 c의 크기는c² = a² + b² - 2ab cos (180 - θ) 인데cos (180 - θ) = - cos θ 이므로식이 c² = a² + b² + 2ab cos θ 로 변형 된다.《실험 기구 및 장치》①힘의 합성대②추③수준기④그래프 용지《실험 방법》① 작용하는 모든 힘이 한 평면 위에 있게 하기 위해서 합성대가 수평이 되게 한다.그러기 위해서는 수준기를 이리저리 옮겨가며 어느 위치에서나 수준기가 수평이 되도록합성대 발에 있는 나사로 조절한다.② 추걸이에 추를 올려 놓기 전에 실이 매여있는 금속고리가 합성대 중앙에 오게한다.③ 먼저 작용하는 힘을 세 힘으로 하고 그 중의 하나의 추걸이에 적당한 양의 추를 올려놓고다른 두 곳의 추와 추 사이의 각을 조절하여 힘이 평형이 되게 한다.④ 이를 기록한다. 처음에 올려놓는 추의 무게와 추 사이의 각을 변경시켜 가면서 이와 같은실험을 5회 반복한다.⑤ 위의 측정치가 계산치와 맞는가 살펴본다.즉 평형사변형으로 나타내거나 방향성분으로 나누어 보았을 때, 합력이 0이 되는가 본다.틀린 경우, 합력 R 의 x·y 성분을 사용하여 각 θ를 구하라.⑥ 이상의 결과를 기하학적 방법과 해석법으로 구하여 비교한다.《실험 결과》횟수ABCC(이론)작도법θAmAθBmBθCmCθCmC163°100.0ｇ143°50.0ｇ154°19.5ｇ154°15.5ｇ2127°29.5ｇ143°10.5ｇ91°50.0ｇ91°35.0ｇ3101°30.0ｇ126°20.0ｇ133°10.5ｇ133°9.8ｇ489°80.0ｇ132°47.0ｇ129°30ｇ139°25.7ｇ5105°30.0ｇ134°10.5ｇ121°20.0ｇ121°17.4ｇ《 토의 》① 작도법에 의하여 mC를 구하는 방법을 알아보자힘을 벡터로 표시하였을 때힘의 크기는 화살선의 길이로 표시한다.두 개의 벡터 합은 위와 같이 두 벡터를 한 쌍의 면 으로 하는 평행사변형을 그려서 만나는 점으로부터 평행사변형의 대각선으로써 구한다. 두 벡터의 합은 피타고라스정리를 이용하여 구할 수 있다.위 그림에서 합력R의 크기는힘 A, B와 또 하나의 힘 C가 평형을 이루기 위해서는 힘 A, B 의 합력 C와 크기가 같고반대방향인 힘 R을 작용시키면 된다.② 이론값과 얼마만큼의 오차가 생기는지 계산해 보자위와 같은 방법으로 구한 값의 X 성분의 값의 합과 Y 성분 값은 이론적으로는 0이 되어야 한다.(x성분의 값)(이론 값은 0 이다.)(y성분의 값)(이론 값은 0 이다.)같은 원리로 역기 드는 사람을 생각해 보면, 이때 역기의 철봉에 가해지는 힘은 추의 중력과 선수의 손이 받치는 힘이고, 손이 받치는 힘은 수직방향 성분과 수평방향 성분으로 나눌 수 있다.

공학/기술| 2004.10.23| 6페이지| 1,500원| 조회(2,419)

힘, 평형, 힘의평형

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탄성충돌에 의한 선 운동량 측정 예비, 결과 레포트 평가A좋아요

《실험 목표》- 두 개의 쇠공을 충돌시켜 충돌 전후의 속도를 측정함으로써 충돌 전후의 선운동량을 비교하여 선운동량 보존법칙을 이해한다.《실험 원리》2차원 충돌을 하는 입자(질량 m1 과 m2)의 경우 충돌 과정에서 이 계에 작용하는 힘은 서로 밀치는 힘으로 두 입자에 같은 크기, 그러나 서로 반대 방향으로 작용하여 계 전체로는 상쇄된다. 이러한 힘을 계의 속힘(내력, internal force)이라고 부르며 이 특성은 물체에 가해지는 힘의 작용 반작용의 법칙(law of action and reaction)에서 기인한다.속힘만이 작용하는 계(즉, 고립된 계)의 선운동량은 보존되므로, 두 입자의 충돌 전후에 입자 계의 총 선운동량은 같다. 총 선운동량의 x, y 성분이 각각 보존되므로 정지하고 있는 질량인 입자가 속도으로 충돌하면 외력은 0이므로 선운동량은 보존된다.즉,(1)이다. 식 (1)을 입사방향을 x축, 이와 직각방향을 y축으로 하는 좌표계에서 성분으로 표시하면x성분 :(2)y성분 :(3)이다. 또 이 충돌이 탄성충돌이라면 충돌 전후의 계의 운동에너지가 보존되어야 하므로(4)이다.만약, 입사입자과 표적입자의 질량이 같다면식 (2)는(5)이 되어, 충돌 후 두 입자의 진행방향은 직각을 이루게 된다. 즉,(6)이다.한 입자의 운동량 P는 입자의 질량 m과 속도 v의 곱으로 정의된다. 운동량은 벡터량으로서,입자를 정지시키는데 따르는 어려움을 나타내는 척도로 볼 수 있다.계에 작용하는 외부 힘이 0이면, 계의 질량중심의 속도는 일정하고, 계의 총 운동량은 보존된다. 즉, 총 운동량은 시간에 따라 변하지 않는다.이것은 물리학에서 가장 중요한 법칙의 하나로서 외부 힘이 차단된 고립계에는 항상 적용할 수 있다. 계를 구성하는 입자들 사이에 작용하는 내부 힘은 비보존적이기때문에 이러한 내부 힘은 역학적에너지를 변화시킨다. 그러나, 그 내부 힘은 항상 싸으로 존재하므로 계의 총 운동량을 변화시키지는 못한다. 이 때문에 역학적 에너지의 보존법칙보다 운동량의 보존법칙이 더 폭넓게 사용될 수 있다.충돌 전 두 물체가 갖는 총 운동에너지가 충돌 후와 같을 때, 그 충돌을 탄성 충돌(elastic collision)이라고 부르며, 충돌 전 두 물체가 갖는 총 운동에너지가 충돌 후와 같지 않을때, 그 충돌을 비탄성충돌(inelastic collision)이라고 한다.① 총선운동량(i=1,2, … ,n)② 외력가 0인 경우③ 총선운동량는(i=1,2, … ,n)즉, 입자계의 총선운동량은 일정하다.《실험 기구 및 장치》① 2차원 충돌 장치② 질량이 같은 쇠구슬 2개③ 수직기④ C형 클램프⑤ 그래프 용지와 먹지⑥ 자와 각도기《실험 방법》① 2차원 충돌장치를 실험대 한쪽 끝에 C형 클램프로 고정 , 수직기를 장착한다.쇠구슬이 떨어질 바닥에는 그래프용지 위에 먹지를 깔아 놓는다.② 질량이 같은 두 개의 쇠구슬을 준비하여 하나는 표적구로 또 하나는 입사구로 사용한다.③ 표적구 없이 입사구를 항상 일정한 높이의 기준점에서 굴려 내려 떨어진 장소와수직기 끝점이 지시하는 지점과의 수평거리를 5회 측정하여 표에 기록한다.④ 입사구가 낙하한 수직거리 H를 측정한다.⑤ ③,④에서 얻은 측정값을 이용하여 입사구의 속력을 구한다.⑥ 장치 끝에 있는 홈이 파인 나사에 표적구를 올려놓고 입사구와에서사이의각으로 표적구의 위치를 조절한다.⑦ ③의 기준점 높이에서 입사구를 굴려 내려 충돌시킨 후 두 공이 떨어진 지점의 수평거리, 입사방향과 이루는 각를 측정한다.⑧ 위의 과정을 5회 반복 실험하여 표에 기록⑨로부터 충돌 후 입사구와 표적구의 속도과을 계산⑩ 입사구와 표적구의 질량과 반경을 측정하여 기록한다.《실험 결과》입 사 구질량14 g반경11.47 mm표 적 구질량14 g반경11.45 mm수직낙하거리86.7 cm측정횟수실험항목12345평균충돌 전 입사구 수평 거리46.1cm46.2cm46.0cm45.9cm45.3cm45.9cm충돌 후 입사구 수평 거리32.0cm32.9cm32.7cm32.6cm32.6cm32.6cm충돌 후 입사구 각46˚45˚45˚45˚45˚45.2˚충돌 수 표적구 수평 거리27.7cm26.8cm26.8cm27.0cm26.6cm27.0cm충도 후 표적구 각48˚47˚46˚46˚46˚46.6˚? 충돌 전 입사구의 수평거리 :? 충돌 후 입사구의 수평거리 :? 충돌 후 입사구의 각 :? 충돌 후 표적구의 수평거리 :? 충돌 후 표적구의 각 :①②③④⑤〔실험 값 계산〕충돌 전 입사구의 속력충돌 후 입사구의 속력충돌 후 표적구의 속력구 분선 운 동 량성분충 돌 전충 돌 후입 사 구x15.47.8y07.8표 적 구x06.8y0-7.2계x15.414.6y00.6① 입사구의 충돌전 x 성분② 입사구의 충돌후 x 성분③ 입사구의 충돌후 y 성분④ 표적구의 충돌후 x 성분⑤ 표적구의 충돌후 y 성분《토의》에너지의 관계를 살펴본다면,◎◎+∴= 0.000387J + 0.0101J = 0.0105J위의 결과로써 원래의 에너지량에 비해서 모두 큰 결과를 나타내고 있다. 아마도 공과 공이 부딪히는 각도상의 문제에서부터 오차가 상당히 많이 나온 것으로 보아 거기에서 상당히 많은 영향을 나타내고 있는 것 같다.그리고 결과가 좀 이상하게 나왔지만 만약에 원래의 에너지보다 두개를 합한 에너지가 작다고 한다면 그것은 공이 떨어질때의 공기의 저항이나 공이 지면에 닿은 후 소리의 형태로 에너지가 전환되었을 것이다.혹은 입사구가 경사각을 내려오면서 마찰에 의한 것으로 에너지가 감소했을 것으로 추정된다.《참고 문헌》http://www.happycampus.com/pages/1999/10/18/D1006535.htmlhttp://physlab.snu.ac.kr/newphyslab/lab/exp4.htmhttp://vibration.pknu.ac.kr/doctor/yang_bs/db/dynamics/dmlect....

공학/기술| 2004.10.23| 8페이지| 1,500원| 조회(4,254)

선운동량, 탄성충돌, 탄성충돌에 의한 선운

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유비쿼터스

?유비쿼터스의 정의라틴어에서 유래한 유비쿼터스는 '어디에나 존재하는'이란 뜻이며, 물이나 공기처럼 도처에 있는 자연상태를 의미한다. 이는 유무선을 가리지 않는 개념으로, 사용자가 컴퓨터나 네트워크를 의식하지 않는 상태에서 장소에 구애받지 않고 네트워크에 접속할 수 있는 환경이 가능하다. 이를테면 종이처럼 얇은 전자페이퍼를 가정내 테이블에 설치해두면 아침에는 조간신문이, 저녁에는 자동으로 석간신문이 표시된다. 다른 여러 종류의 신문을 모두 읽을 수도 있다. 입고 있는 옷에 컴퓨터가 내장돼 있어 사무실이 아닌 어느 곳에서든지 다른 사람들과 정보교환이 가능하다. 허리띠에 붙어 있는 컴퓨팅 장치로 온갖 정보를 신속하게 검색해 볼 수도 있다. 이런 세상이 다름아닌 ‘유비쿼터스’ 시대다. 그러나 유비쿼터스는 개인 정보나 구매 내역이 기업들 사이에서 상업적인 목적으로 공유되는 현실을 만들고 길거리에 설치된 수많은 감시 카메라속에서 사는 모습과 같은 폐해가 생길 수가 있다는 한계점도 있다.?유비쿼터스의 개념위에서 유비쿼터스의 정의에 대해서 알아 보았는데 유비쿼터스에 대해 공부하다 보니 용어적인 측면에서 ‘유비쿼터스 컴퓨팅’과 ‘유비쿼터스 네트워크’ 이 혼란스러웠다.그래서 ‘유비쿼터스 컴퓨팅’과 ‘유비쿼터스 네트워크’ 에 대해서 알아보았다.우선 먼저 유비쿼터스 컴퓨팅이라 함은 벽이나 손목에 차고 있는 장치, 또는 주변에 놓여있는 각종 컴퓨터 장치들을 이용하여 컴퓨터에 액세스가 가능한 것이다. 즉, 단어 뜻 그대로 언제 어디에나 존재하는 컴퓨터를 이용할 수 있음을 말한다. 이러한 개념에 기반하여 정의된 유비쿼터스 컴퓨팅 특징은 아래와 같이 구분 할 수 있다.첫째는 ‘네트워크에 접속되어야 한다’는 것이다.무선을 통하여 모든 기기들이 연결이 되어 어느 곳에서나 정보를 얻을 수 있어야 한다. 어디에나 컴퓨터가 있기 때문에 컴퓨터를 가지고 다닐 필요가 없다. 하지만 이러한 개념에 반하여 일본에서 제안하는 유비쿼터스 네트워크는 휴대단말기를 통하여 어디에서든지 정보를 얻을 수 있다는 약간현실이 아닌 현실세계에 정보를 표현할 수 있는 증강현실이 되어야 한다.이러한 유비쿼터스를 구현하기 위해서는 몇가지 해결해야 될 문제들이 있다. 디바이스간의 연결을 위해서는 상당한 양의 데이터 전송양을 필요로 하는데 이러한 통신대역폭을 해결하여야 하며, 사물들이 이동했을때 마치 사람이 이쪽 방에서 저쪽 방으로 이동하는 것처럼 응용프로그램들도 이쪽 스크린으로에서 저쪽 스크린으로 이동할 수 있어야 하는 문제이다. 이것 말고도 선결해야될 문제들이 많이 있으며, 수많은 연구자들이 연구 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.이번에는 유비쿼터스 네트워크에 대해 알아보면, 이 개념은 일본 노무라 연구소의 무라카미 이사장이 처음으로 제안하였다. 그는 1988년 마크와이저가 유비쿼터스 컴퓨팅을 내놓을 당시엔 지금처럼 인터넷이란 강력한 네트워크가 없었다는데 주목하였고 컴퓨팅 능력을 중시하는 유비쿼터스보다는 네트워크로서의 유비쿼터스가 중요하다는 것을 강조하였다.무라카미 이사장은 노무라연구소의 ‘지적자산창조’ 5월호에서 유비쿼터스 네트워크의 정의를 다음과 같이 내렸다.첫째, 고정·이동, 유선·무선, 통신·방송이라는 영역을 넘어 이용장소에 관계없이 상시 접속이 가능한 모바일 특성을 갖춘 브로드밴드 네트워크 기반을 갖는다.둘째, 대형범용컴퓨터나 PC뿐만 아니라 휴대폰·PDA·게임기·카내비게이션·디지털TV·정보가전·웹카메라·물체에 부착한 전자태그 등 각종 정보기기나 센서가 IP(가능하다면 IPv6) 등 프로토콜을 이용해 서로 연결된 상태가 된다.셋째, 문자·숫자, 정지영상뿐 아니라 동영상이나 음성을 가진 콘텐츠, 이용자의 수요에 맞춘 솔루션, 안전한 정보의 송수신, 전자상거래가 가능한 플랫폼 등에 활용이 가능하다.이밖에도 유비쿼터스시대를 ‘P2P(Person to Person)’ ‘P2M(Person to Machine)’ ‘M2M(Machine to Machine)’으로 나누어보면 P2P 다음에 P2M, M2M으로 유비쿼터스가 발전해 갈 것으로 노무라 연구소는 내다보고 있다. (유비쿼터스 있는 초등학생도 서울의 유수 학원 강사와 일대일로 교육을 받을 수 있다. 또 해외 유학을 가지 않고도 미국의 유명 대학원에 등록해 박사학위에 도전할 수 있다.2.즐거운 가정휴일에 TV보는 게 유일한 취미인 사람들에게 디지털 홈은 희소식이다. 비디오가게에 가지 않고도 인터넷으로 DVD급 영화를 다운로드해 대형 TV로 시청할 수 있다. 영화를 보다가 주인공이 찬 시계가 어느 회사 제품인지, 가격은 얼마인지 살펴본 뒤 즉시 구매할 수 있다. 보고싶은 프로그램이 있어 미리 예약을 하면 시작 시간 10분 전에 휴대폰으로 알려준다. 집 밖에 있으면 디지털 저장장치에 자동으로 녹화가 돼 편리한 때 볼 수 있다. 또 저장한 콘텐츠를 친지, 친구 등에게 보낼 수 있을 뿐 아니라 홈서버 등을 통해 특정인들과 정보를 공유하는 것도 가능하다.게임 환경도 한층 좋아진다. TV, 오디오, 컴퓨터 등을 모두 이용해 입체 게임을 할 수 있다. 고선명TV로 온라인 게임을 즐기면서 실시간으로 변하는 자신의 순위도 알아볼 수 있다.3.안전한 가정방범, 방재 등도 디지털 기기가 알아서 처리한다. 외출 후 집안에 이상한 움직임이 포착되면 곧바로 관련 동영상을 사무실 컴퓨터나 휴대폰으로 보내준다. 이용자는 집안 상황을 원격지에서 파악하고 침입자임이 확인되면 단축키 하나로 인근 경찰서에 신고할 수 있다. 도둑을 잡는 것만 아니라 전기누전 등으로 인해 화재가 발생하면 인근 소방서에 자동으로 신고돼 대형 사고를 막을 수 있게 된다. 어린이, 치매노인 등의 위치도 언제 어디서나 확인할 수 있어 유괴, 실종될 가능성을 미연에 방지해준다. 또 어린이, 노인 등의 체온, 혈압 등이 수시로 점검돼 홈서버에 기록되고 이상징후가 발생하면 보호자와 의사에게 즉시 연락된다. 돌발 상황시에는 구급차가 즉시 출동해 불행한 사태를 사전에 막아준다.4.윤택한 가정디지털 홈이 구현되면 모든 경제활동을 안전하게 집안에서 처리할 수 있다. 은행은 물론 백화점에 갈 일도 크게 줄어들 전망이다. 홈쇼핑의 경우 브로드밴드 통신을 통해 상금 우리는 한 사람이 한 대의 인용 컴퓨터를 사용하는 제 2의 물결에 와 있다. 컴퓨터를 사용하기 위해서는 우리는 그것에 집중해야 하고 사용법을 익히기 위해서 많은 노력을 기울여야 한다. 다음에 오는 제 3의 물결이 바로 유비쿼터스 컴퓨팅이다. 이것은 우리의 환경속에 컴퓨터들이 스며들어가기 때문에 ‘고요한 기술의 시대’라고 할 수도 있다.유비쿼터스 컴퓨팅 공간은 제 3공간이다. 제 1공간은 물리공간, 제 2공간은 전자 공간을 의미한다. 이 용어는 전자신문사에 발행한『유비쿼터스 IT 혁명과 제 3공간』에서 명명된 것이다.우리의 삶은 공간과 함께 한다. 우리 집, 학교, 직장, 상점 이런 것들이다. 이것은 물리공간이다. 물리공간은 만질 수 있는 실제 공간이다. 그 공간의 서비스를 받기 위해서는 그곳에 있어야 한다. 이에 반해 전자 공간은 비트(bit)를 기반으로 하는 만질 수 없는 공간이다. 만질 수 없는 가상의 공간이다. 전자공간의 주소는 IPv4를 이용해 왔다. 우리는 이제까지 인터넷을 통해서 물리공간을 전자공간에 넣으려고 노력해 왔다. 예를 들어 물건을 사기 위해서 가게에 가야한다는 제약성을 극복하기 위해 인터넷 쇼핑몰을 만들고 박물관에 가서 자료를 구해야 한다면 인터넷 박물관 홈페이지를 만들어 가지 않고도 자료를 얻을 수 있도록 했던 것이다. 또한 전자 공간에서 나의 집을 만들기 위해 홈 페이지를 만들었다.전자공간은 근본적으로 허구의 세계이다. 그래서 전자공간은 불안정한 취약점을 가지게 된다. 실체가 없는 허구이기 때문에 모방하기가 쉽다. 그 결과 무의미한 정보들이 대량생산되어 ‘정보 스모그’를 유발한다. 전자공간상의 구조는 쉽게 변해서 ‘거품 공간(Bubble Space)'이라는 폄하를 받기도 한다. 물리공간도 많은 취약점을 가지고 있다. 가장 대표적인 것이 거리적인 제약이다. 전자 공간상에서 1볼트의 에너지로 구할 수 있는 정보를 물리공간상에서는 수 십만 볼트의 에너지를 써야 얻을 수 있을지도 모른다. 물리공간은 동시성의 제약이 너무 많다. 대화를 하고제공한다. 그러나 이 공간에서 우리는 컴퓨터를 보지 못하기 때문에 그것이 컴퓨터라고 인식하지도 못하고 조용함을 느끼게 된다. 제 3의 공간은 실제적인 공간의 위치와 사용자 식별이 동시에 가능한 ‘IPv6' 주소체계를 사용한다. 많은 사물들 하나하나에까지 주소를 부여할 수 있게 됨에 따라서 물리공간과 전자공간이 가지는 주소 체계의 한계를 뛰어넘을 수 있다?국내의 유비쿼터스 정책국내에서 유비쿼터스가 일반인에게 알려지기 시작한 때는 전자신문사가 2002년 4월부터 기획기사 시리즈로 유비쿼터스를 소개하기 시작하면서 부터이다. 이후, 2003년에는 U-Korea 포럼이 결성되는 등 관련 모임이 활성화되기 시작하였으며, 2004년 올해에는 정부는 물론 기업, 학교 등에서 유비쿼터스에 대한 많은 관심을 쏟고 있는 상태이다.정보 통신부에서는 광화문 청사에 유비쿼터스 전시관을 개관하는 등 유비쿼터스 홍보에 대한 강한 의지를 보이고 있으며, 디지털 홈, 유비쿼터스 센서 네트워크, U-우체국에 대한 정책을 추진하고 있다. 또한, 유비쿼터스 IT Korea 포럼(약칭 U-Koera 포럼)을 통해서 유비쿼터스 IT 개념을 사회, 경제, 정치, 문화, 교육 등 각 분야로 확산시켜 나가기 위한 정책 및 법 제도의 제안, 정보의 수집 및 보급, 관련 산업의 발전을 선도하고자 하고 있다.산업자원부에서는 유비쿼터스 전자 물류 시스템, 초광대역 무선 기술 개발, RFID(전파식별)의 활용을 확산시키고 이에 대한 기술개발에 대한 정책 등을 추진하고 있다.과학기술부에서는 유비쿼터스 컴퓨팅 프론티어 사업단을 통한 정책을 추진 중에 있다. 유비쿼터스 기술 개발 사업으로 IT, BT, NT, ET 등과의 결합, 미래형 고부가가치 산업발전 도모, 이를 통한 인간 및 환경 친화적 사회를 구현하기 위한 기술기반 구축 목표를 가지고 있다.행정자치부에서는 제주도를 유비쿼터스 시범 도시로 육성하고자 하는 노력을 기울이고 있다. 제주도는 지리적으로 외부와 독립된 환경으로써 시범적으로 유비쿼터스 관련 기술들을 적용하 있다.

공학/기술| 2004.10.23| 7페이지| 1,500원| 조회(787)

유비쿼터스, 유비쿼터스 정의, 유비쿼터스 향후 방안

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열의 일당량 예비 및 결과 레포트 평가A좋아요

1. 실험목적전류가 흘러 도선에서 발생된 열량을 측정하여 열의 일당량을 측정한다.2. 실험 원리(1) 열이란 무엇인가?- 물체의 온도를 바꾸어 주는 원인이 되는 그 무엇을 '열'이라고 한다. 열은 일정한 일을 할 수 있기 때문에 일의 단위인 J(joule)을 써서 표시할 수 있는데 둘사이의 관계는 1cal= 4.1855 J과 같다.(2) 열의 일해당량열이 에너지의 또 다른 한 형태에 지나지 않는다면, 어떤 에너지의 단위도 열의 단위가 될 수 있을 것이다. 칼로리와 Btu의 단위는 열이 에너지라는 사실이 일반적으로 수용되기 이전에 제정되었다. 1 칼로리에 해당하는 주울(joules)의 수 혹은 1 Btu에 해당되는 피트-파운드의 수라든지 하는, 열에너지와 동등한 역학적 에너지를 최초로 정확히 측정한 사람은 주울(Joule)이다.‘열의 단위’와 ‘역학적 단위’의 상대적인 크기는 실험으로 구할 수 있다. 역학적 에너지의 측정된 양- 가령, 주울 단위로 표시했다고 하자-을 물이 들어 있는 물통과 같은 계에 더해 주었다고 하자. 상승한 온도에서 얼마나 되는 열을 이와 같은 효과를 얻는 데 물의 시료량에 더해 주어야 할 것인가를 계산한다. 이와 같이 주울 단위의 칼로리 단위에 대한 비, 소위 열의 일해당량을 계산할 수 있다. 주울이 최초로 사용한 장치에서는 낙하하는 중량추가 용기내에 있는 물을 휘젓는 장치를 회전시켰다. 역학적 에너지의 손실량은 중량추의 무게와 낙하한 높이를 알면 계산할 수 있다. 물의 질량을 알고 물의 온도가 얼마만큼 올라갔는가를 알면 동등한 열 에너지도 계산된다. 일하는 데 구사된 방법 여하에 불구하고, 주어진 양의 일을 하면 동일한 열 에너지량이 얻어지리라는 사실을 주울은 증명하고자 했었다. 수은을 넣어서 휘저어도 보았고, 수은조내에서 쇠로 된 고리를 서로 마찰시켜도 보았고, 물통내에 담근 뜨거운 전선을 써서 전기 에너지도 가해 보았으며 기타 다른 방법도 써보았었다. 그 결과 해준 일과 해당되는 열량과의 사이의 비례상수는 5%라는 실험 오차내에서 항상 합치하였다. 주울은 그 시대에 오늘날의 정확하고 표준화된 온도계를 마음대로 쓸 수 있는 것도 아니었고 또는 지금은 가능하지만, 계로부터의 열의 손실량에 대한 신빙성있는 보정을 할 수 있는 것도 아니었다. 그럼에도 불구하고 선구자적인 실험을 통해 주울은 기술과 멋을 보였을 뿐만 아니라, 열이 에너지의 한 형태라는 개념이 정당하다는 데 대해, 방방곡곡의 과학자들이 믿을 만하게 영향을 주어서 가치가 있었다.다수의 실험 결과에서 현재1kcal=1000cal=4187J1Btu=252.0cal=777.9ft lb라는 값, 즉 역학적 에너지 4187J은 마치 1000칼로리의 열과 같이, 1kg의 물의 온도를 14.5℃로부터 15.5℃까지 상승시키게 된다는 것이다.(3) 주울(Joule)의 실험주울은 전류로 인해서 발생하는 열의 양을 측정하기로 결심하였다. 그는 1843년 열의 역학적인 상당량(열의 일해당량)을 정밀하게 측정하여 발표했고, 이어 1849년까지 수차례에 걸쳐 측정의 정밀도를 높여갔다. 그는 4 가지의 다른 실험방법을 사용했으며, 그 중에 가장 잘 알려진 방법은 추에 매달린 줄에 의해 돌아가는 바람개비를 물속에 넣고 물의 저항에 의해 온도가 올라가는 것을 측정하는 방법이다. 이런 식으로 그는 다른 형태의 에너지 사이의 변환을 나타낸 열역학의 제1법칙 즉, 확장된 에너지 보존법칙을 증명하였다. 그러나 과학위원회는 좀처럼 그의 결과를 받아들이려고 하지 않았다. 아마도 그들이 그 중요성과 의미를 이해하지 못했기 때문이었을 것이다(4) 열 개념의 변천?-연소설(17-18c):플로지스톤-물질이 탈때 열을 발생시킬수 있는 어떤 가상적 물질-열소설(18c후엽):열은 열소라 불리는 일종의 원소다.-현대(1850):열은 연소(플로지스톤)설에서처럼 타는 성질을 갖는 어떤 물질도 아니고 열소처럼 마음대로 물질 내외를 드나드는 무척 유동적이고 또 무게도 없는 미립자도 아닌 바로 분자들의 운동, 그 자체에 기인한다(5) 열용량역학적으로 고립된 계는 열적인 상태를 그대로 유지한다. 이를 자연의 열적인 관성이라고 부를수 있으며, 열적인 평형상태에서는 계의 온도가 일정하다. 열적 상태의 변화를 주는 한가지 요인으로 외부로의 열의 출입이 있다. 즉, 계에 열을 가하거나 빼앗으면 계의 온도가 변화한다. 그러나 같은 열에 의해서 온도가 변하는 정도는 물체에 따라 다르며, 열의 크기가 작은 경우에는 출입한 열 Q 와 온도의 변화량 △ T 는 서로 비례한다.Q = C △ T C: 물체의 열용량(6) 비열질량 m의 물체에 열량 dQ가 가해진 경우 물체의 온도 상승을 dt 라 하면 dQ는 dt에 비례하고 m 에 반비례한다dQ =mcdt = Cdt c(비열): 물체의 재질에 관계되는 정수C=mc는 질량 m을 1도 올리는데 필요한 열량으로 이것을 열용량이라 한다. 비열은 온도범위 및 온도의 고저에 따라 달라진다.(7) 변환열고체로부터 액체로의 변화(융해), 액체에서 기체로의 변화(증발), 고체에서 기체로의 변화(승화) 등은 물질이 열을 흡수하고 역과정은 물질이 열을 방출하면서도 온도 변화는 없다.상이 변할 때 이동하는 단위 질량당의 열량을 변환열이라 부르며 기호 L로 표시한다. 질량 m일 시료가 상변화를 일으킬 때 전단되는 열량 Q는 Q=mL이다. 물의 경우 변환열을 보면 대기압에서 1g의 물이 기화하는데 흡수하는 증발열은 539cal이고 1g의 물이 얼 때 방출하는 융해열은 79.5cal이다역학적 에너지는 열에너지로,열에너지는 역학적 에너지로 변환시킬 수 있다.이 떄,열 1Kcal가 일 몇 joule에 해당하는가를 열의 일해당량이라고 한다. 따라서, 일 W와 열 Q 사이에는(1)의 관계가 성립하며 J는 열의 일해당량이다.한편, 저항 R의 저항선에 전류 i가 t초동안 흐르면 열을 발생시키는데 사용된 전기 에너지는(2)이다. 전기에너지에 의해 발생된 열은 열량계 속의 물과 용기의 온도를에서로 상승시키며,이 열량 Q는(3)이다.여기서 m은 물의 질량,M은 용기,교반기 및 온도계 등의 전체 물당량,그리고 C는 물의 비열로서 1 cal/g'C로 한다.물당량은 물과 비열이 다른 물질의 비열을 물과 같다고 할 떄 물의 질량 얼마에 해당하는가를 뜻한다.위의 실 (1),(2)와 (3)으로부터 열의 일 해당량은(J/cal)(erg/cal)가 된다.3.기구 및 실험장치(1) 전기열량계(2) 전압계(AC)(3) 전류계(AC)(4) 온도계(5) 초시계(6) 메스실린더(100cc)(7) 비커(250cc)(8) 슬라이닥스(변압기)(9) 전열기4.실험방법①열당계의 물당량 측정(1) 상온의 물 150cc를 250cc 비커에 붓는다.(2) 전열기 위에 석면 석쇠를 얹은 다음,비커를 그 위에 올려 놓고 전원을 넣는다.(3) 물을 끓이는 동안 메스실린더로 수도물 100cc(m1)를 재어,또 다른 250cc비커에 붓고 그의 온도 θ1를 측정한다.(4) 물이 40‘C가 되면 전원을 끊는다.(5) 40‘C의 물 100cc(m2)를 열량계에 붓고,온도계와 전열션,그리고 교반기가 달린 뚜껑을 닫고 그의 평형상태의 온도 θ2를 측정한다.(6) 위 (3)의 수도물 100cc를 열량계에 붓고 뚜껑을 닫은 다음 교반기로 저어 전체가 일정한 평형상태가 되었을 떄의 온도 θ3을 측정한다.(7) 온도 θ1의 물 m1을 열량계에 부었을 떄,열량계가 방출한 열량은 m1이 흡입한 열량과 같다.따라서,이다.따라서,열량계의 물당량은이다.(8) 열량계의 물을 모두 버린다.②열의 일해당량 측정(1) 전원이 차단되어 있는가를 확인하고 그림1와 같이 회로를 꾸민다.슬라이닥스는 완전히 시계 반대 방향으로 돌려 0volt가 되게 한다.(2) 메스실린더로 수도물 200cc(m)를 재어 열량계에 붓고 뚜껑을 닫는다.(3) 회로를 다시 검초하고 전원을 넣는다.그 다음 슬라이닥스의 손잡이를 시계 방향으로 돌려가면서 전류계의 눈금이 1A가 될 때까지 돌린 다음 전원을 끊는다.(4) 3분 정도 지난 후 열량계의 물의 온다 θ1을 측정 기록한다.(5) 전류계를 계속 관찰하면서 전류가 변하면 슬라이닥스 손잡이를 돌려가며 전류를 일정하게 한다.(6) 물의 온도가 처음보다 10‘C높아지면 그 때의 전압 V2를 읽고,전원을 끊음과 동시에 초시계를 정지시켜 그 때의 시간 t를 기록한다.(7) 전원을 끊은 후 교반기로 저어 온도가 평행상태가 되게 하여 그 떄의 온도 θ2를 기록한다.(8) 위의 data로부터 전류에 의한 열의 일해당량 J를 구한다.단,전압 V는 V1과 V2를 평균하여 적용한다.5. 결과① 열량계의 물당량1

공학/기술| 2004.10.23| 7페이지| 2,000원| 조회(1,084)

열의 일당량, 일당량

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보다진자 예비, 결과양식

7-1 중력가속도 측정(Borda진자)실험목적Borda 진자의 주기와 길이를 측정하여 그 지점의 중력가속도 g를 구한다.기구 및 장치(1) Borda 진자(2) 지지대(3) 받침날(4) 철사(5) 초시계이 론단진자는 무게를 무시할 수 있는 길이 L인 끈의 한쪽 끝을 고정하고 다른 끝에 질량 m인 추를 매달아 연직면 내에서 주기운동을 하는 것이다.이때 복원력 F는 (그림 1 참조)(1)이고, θ는 연직면과 추의 중심을 맺는 직선 사이의 각이고, 그 각이 상당히 작다면(θ=5°이하)(2)로 생각할 수 있으므로, 운동방정식은(3)이고, 이 미분방정식의 해는(4)이고, 여기서(5)로서(6)이므로, 주기 T는(7)이다.본 실험에서의 물리진자는 그림 2와 같이 질량 M인 강체가 임의의 회전축 O를 중심으로 연직면 내에서 진동하는 것이다.이 운동방정식은(8)이다. 여기서 I는 회전축에 대한 강체의 관성 모멘트이다. 이때 구의 반경이 r이고 철사의 길이 l인 Borda진자에서는 L=l+r이므로 I는(9)이다. θ가 5° 이내로 매우 작다면이므로 운동방정식은가 되고, 그때의 주기 T는(10)가 된다. 위의 I와 L을 대입하여, 중력가속도 g에 관하여 정리하면(11)이 된다.그림 1 그림 2실험방법이 실험은 예비 실험과 본 실험 두 과정으로 한다.I. 예비실험(1) 이동 받침대에 부착된 ㅁ 자형 판을 1.6m만큼 올려서 고정나사로 단단히 고정시킨다.(2) 받침날에 붙어 있는 진자 지지철사 고정나사를 풀어 진자와 받침날을 분리시킨다.(3) 받침날만 (1)에 고정시킨 ㅁ자형 판위에 있는 받참날 홈에 얹는다.(4) 받침날을 약간 흔들어 주어서 10회 진동시간을 측정하여 주기T′을 계산한다.(5) 진자에 부착된 철사가 1m정도 되도록 하고, 그 철사를 받침날의 추지지 고정나사에 넣어 고정시킨다.(6) 진자 꼭지에서 위로 1cm되는 곳에 진자 연직면과 5°이내 진동하도록 준비된 실로 묶어 오른쪽으로 잡아당긴다.(7) 성냥불로 철사 가까운 쪽의 실을 태워 진동을 시킴과 동시에 초시계를 누른다.(8) 진자의 10회 진동시간을 측정하여 T를 계산한다.(9) 과정(4)에서 측정한 T′와 과정(8)에서 측정한 T가 같다면 본 실험을 시작하고 만약 같지 않다면 다음 과정을 한다.(10) T′≠T일 때 T′와 T가 같아지게 하려면 받침날에 부착된 이동 나사추를 위 아래로 움직이면서 과정 (4)부터 (8)까지 반복한다. 또, 이동나사로 T′와 T가 같아지지 않으면 철사를 조금씩 줄이거나 늘려가면서 역시 과정 (4)에서 (8)까지를 되풀이한다.(참고: 이 예비 실험은 받침날 걸이에 의한 Borda진자의 강제 진동운동을 제거하기 위한 것이다.)그림 3II. 본 실험(11) T′와 T가 같아지면 받침날에 철사가 달린 진자를 고정시킨다. 고정이 끝난 후에는 받침날 이동나사를 움직이지 말아야 하며, 철사의 길이도 자르거나 늘이지 말아야 한다.(12) 과정 (6),(7)을 하고 매 10회마다 190회 진동까지 시간을 계속 기록하여 100회차(보기:100회～0회, 110회～10회,......,190회～90회) 시간의 평균값으로부터 주기를 구한다.(13) 다음 받침날 끝부터 진자(진자고정 꼭지 포함) 바로 위에까지 줄자로 길이(l)를 5회 측정하여 기록하고 이들의 평균을 구한다.(14) 진자의 직경을 캘리퍼를 이용하여 5회 측정하여 평균을 구한 다음 그것으로부터 진자의 반경 r을 구한다.(15) 이상의 측정값으로 지구의 중력가속도 g를 식 (11)에 의하여 구한다.※주의사항?진동면이 동일한 평면에서 이루어지도록 한다.?받침날 걸이에 의한 강제진동을 제거하기 위해가 되는지를 확인한다.실 험 보 고 서1. 측정값측정횟수12345평균길이l진자의 반경 r주기 T 측정*횟수시각()횟수시각()시간(T)***************************************8018090190평균(100T) =2. 결과 및 고찰(오차계산)3. 결론

공학/기술| 2004.10.23| 5페이지| 1,000원| 조회(1,339)

borda, 보다진자, 중력가속도 실험

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