[물리및실험] 조화 진동 실험 예비보고서

목차

1. 실험제목

2. 실험목적

3. 실험이론
3.1. 용수철의 복원력
3.2. 단순 조화 진동과 감쇠 진동

4. 실험 장비

5. 실험 절차 및 변인
5.1. 실험 과정
5.2. 실험 변인

6. 생각해보기
6.1. 용수철의 질량을 감안한다면 식 ②와 비교하여 주기가 길어질까?

본문내용

1. 실험제목
조화 진동 실험

2. 실험목적
용수철에 매달린 물체의 운동을 측정하고 분석하여 자유로운 조화 진동의 기초적인 물리 내용을 이해한다.

3. 실험이론

3.1. 용수철의 복원력
복원력은 평형을 이루고 있는 계에서 외력에 의해 평형이 깨어졌을 때 계가 원래의 평형 상태로 돌아가려는 힘을 말한다. 복원력이 작용하는 대표적인 예로는 용수철의 운동이 있다. 만약 용수철을 잡아당겨 늘릴 경우, 탄성 때문에 용수철에는 늘린 방향의 반대 방향으로 돌아가려는 힘(복원력)이 발생한다. 용수철의 복원력은 훅 법칙을 따르는데, 훅 법칙은 용수철과 같은 탄성이 있는 물체가 외력에 의해 변형되었을 때, 자신의 원래 모습으로 돌아오려는 복원력의 크기와 변형의 정도의 관계를 나타내는 물리 법칙이다. 훅 법칙은 다음의 식으로 나타낼 수 있다.

< 중 략 >

5. 실험 절차 및 변인

5.1. 실험 과정

5.1.1. 요약
추가 없는 상태에서 연직으로 늘어진 용수철의 길이를 측정한다. 용수철에 추를 매달고 추가 정지한 상태에서 용수철의 길이를 측정함으로써 추의 무게 때문에 늘어난 길이를 구하고, 이를 이용해 용수철 상수를 구한다. 다음으로는 추를 연직 방향으로 진동하게 하고, 운동 센서를 사용해 추의 위치를 측정하여 위치의 그래프로부터 운동의 주기 를 구한다.

5.1,2. 컴퓨터 설정
Datastudio의 사용법을 사전에 익힌다. 사이언스워크샵 인터페이스를 컴퓨터에 연결하고, 인터페이스에 전력이 들어오게 한 후 컴퓨터를 부팅한다. 운동 센서의 스테레오 폰 플러그를 인터페이스의 디지털 채널 1(노란색)과 2(검은색)에 연결한다. 컴퓨터에서 실험에 관련된 Datastudio 파일을 연다.
※ 만약 인터페이스에서 센서 플러그를 제거할 필요가 있으면 그 전에 인터페이스의 전원을 꼭 차단해야 한다.

5.1.3. 장비 준비
1) 용수철과 추걸이의 질량을 각각 측정하여 <표 1>에 기록한다.

참고 자료

김창배 외 9명, (2016), 「대학물리학실험」(1판) 103~107쪽, 북스힐
위키백과, (2016), 복원력, (https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%B3%B5%EC%9B%90%EB%A0%A5)
위키백과, (2018), 훅 법칙, (https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%9B%85_%EB%B2%95%EC%B9%99)
위키백과, (2018), 조화 진동자, (https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A1%B0%ED%99%94_%EC%A7%84%EB%8F%99%EC%9E%90)
다음백과, 단진동, (http://100.daum.net/encyclopedia/view/61XX80600009)
<그림 1> 위키백과, (2018), 조화 진동자, (https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A1%B0%ED%99%94_%EC%A7%84%EB%8F%99%EC%9E%90)
<그림 2> 김창배 외 9명, (2016), 「대학물리학실험」(1판) 105쪽, 북스힐