물리학및실험 물리진자 및 용수철 진자의 운동

소개글

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목차

1. 서론
1.1 실험 목적
1.2 배경이론
1.3 실험 방법

2. 본론
2.1 실험 결과

3. 결론
3.1 분석
3.2 토의
3.3 요약

본문내용

1.1 실험 목적
: 진동하는 물리진자의 운동을 관찰하여 선형의 단순조화운동으로 근사할 수 있는 조건과 비선형 효과를 고려해야 할 경우를 알아보고 그 주기를 측정하여 이론식과 비교하여 본다.
1.2 배경이론
-물리진자
: 물리진자란 고정된 축에 매인 실에 매달려 중력에 의해 진동하는 운동을 하는 강체를 말한다. 강체는 mg cos⁡θ와 장력에 의해 원 궤도를 유지하며 mg sin⁡θ에 의해 가속운동을 하게 된다. 또한 물체는 고정된 축을 중심으로 일정 길이의 원둘레를 가지는 회전운동을 하므로 돌림힘이 작용하며, 그 크기는 다음과 같다.
τ=l (d^2 θ)/(dt^2 )=-mglsinθ
회전하는 물체는 관성모멘트를 가지며 부피가 없는 점질량의 관성 모멘트는 l=ml^2이다. 따라서 운동방정식을 세우면 다음과 같은 이차 미분방정식의 형태로 표현이 가능하다.
(d^2 θ)/(dt^2 )=g/l sinθ=0

<중 략>

1.3 실험 방법
① 스크린을 설치하고 그 앞에 스탠드를 준비하고, I-CA 시스템을 설치한다.
② 카메라 셋팅이 끝나면, 기준자를 운동면에 놓고 화면을 켑처 스케일 및 좌표계를 설정한다.
③ 진자의 길이를 80cm정도로 고정하여 운동시키고 화면을 캡처한다.
진폭은 작게하고 촬영시간은 진자가 4~5회 정도 왕복하면 충분하다.
④ 저장된 파일을 분석하여 주기를 구한다.
⑤ 거리 구하기 기능을 이용하여 진자의 길이를 구한다. 길이는 각각 다른 5지점을 선정하여 구하고 평균한다. 진자의 높이가 최대가 되는 지점으로 이동 각도 구하기를 이용하여 진자가 Y축과 이루는 각도를 구한다.
⑥ 진폭의 각도를 4~30。사이에서 늘려가면서 동일한 실험을 5회 반복한다.
⑦ 진자의 길이를 바꾸어 위의 4~6번 과정을 반복 측정한다.
⑧실험데이터로부터 단진자 운동을 단순조화운동으로 근사할 수 있는 영역과 식 (12)의 보정식을 쓸 수 있는 영역, 비선형효과를 고려하지 않을 수 없는 영역등으로 구분하여 본다.

참고 자료

일반물리학실험/ 건국대학교 물리학과/ 북스힐/ 2018/ P49-62