[서울대 강좌1등] 용수철의 흔들이 운동

소개글

용수철의 단조화 단진자 운동을 측정한 실험입니다. 용수철 저울의 질량을 고려하였고, 공기 저항의 효과까지 고려하여 오차로 작용한 것들을 거의 완벽히 분석해 내었습니다. 리사주 그래프 또한 포함되어 있습니다.
18점 만점에 +a를 받아 19점을 받은 보고서 입니다.

목차

1. 실험목적
2. 배경이론
3. 실혐결과
4. 결과논의
5. 결론
6. 참고문헌

본문내용

1. 실험목적
이 실험에서는 먼저 용수철에 추를 매달아 수직 진동자(vertical oscillator)로 사용하고 또한 길이가 고정된 실에 매달린 진자(pendulum)의 단조화 운동에 대해서 각각 조사한다. 다음 추가 매달린 용수철을 흔들이로 사용할 때의 물체의 운동에 대해서도 살펴본다. 이 경우에는 용수철의 복원력과 함께 중력이 흔들이에 또 다른 복원력으로 작용하고 있기 때문에 2차원 평면에서 두 가지 단조화 운동이 나타나고, 더욱 이들이 서로 독립적이지 못하고 결합되기 때문에, 추의 운동은 매우 다양해진다.

2. 배경이론
1) 단조화


4. 결과논의
실험1 에서 여러 질량의 추를 용수철에 매달아 그 변화량을 살펴봄으로써 용수철 상수를 구했다. 그런데 실험 결과, 용수철 상수는 추의 질량이 커짐에 따라 점차 줄어들게 됨을 볼 수 있다. 다시 말해 추의 질량이 증가하면서 용수철이 늘어나는 정도가 더 커진 것이다. 이상적인 용수철의 경우 질량에 비례하여 용수철이 늘어나야 하는데 그렇지 못했다. 실험 후. 다른 조의 것도 확인을 해보니 마찬가지였다. 배경이론에서 의 식이 있는데 여기서 추의 질량이 m이다. m이 커지면 kavg의 값도 커진다. 실험에서는 질량이 커짐에 따라 k가 줄어들었다. 그러므로 용수철이 이상적이지 못함을 확인할 수 있었다. 어쨌든 3번의 실험에서 평균을 내어 사용하기로 했다.
실험2를 살펴보면, 진폭이 최대와 최소인 지점이 있을 것이다. 이 점에서 가속도의 크기는 최대이고 속도의 크기는 0이다. 가속도의 방향은 각각, 용수철이 늘어난 반대방향을 가리키고 있을 것이다. 용수철의 상하운동 실험을 하였는데, 상하운동이니 y축방향 운동인데 x축방향으로도 운동이 일어났음을 볼 수 있다. 200g은 그리 심하지 않지만 100g이 x축운동이 꽤 심한 것을 볼 수 있었다.사람의 손으로 하였기 때문에 초기에 작은 각도 세타를 주어서 x방향으로도 약간의 단진자 운동이 존재하는 것이다.

참고 자료

- Halliday, Resnick, Walker. Fundamentals of physics 7ed. WIELY 2005 Pb. p386~412