용수철 흔들이의 운동 실험보고서

목차

Ⅰ. Introduction
1. 실험목적
2. 배경지식

Ⅱ. METHODS
1. 용수철 상수 측정 [1], [2]
2. 추의 단조화운동 [1], [2]
3. 추의 진자 운동
4. 리사주 도형 [3]

Ⅲ. RESULTS & DISCUSSIONS
1. 공기 저항 측정
2. 용수철 상수 측정
3. 49.1g의 추의 단조화운동
4. 100.8g 추의 단조화운동
5. 40g 추의 단조화운동
6. 18.4cm 길이의 진자운동
7. 60.4cm 길이의 진자운동
8. 37.9cm 길이의 진자운동
9. 리사주 도형 1
10. 리사주 도형 2

Ⅳ. CONCLUSIONS

본문내용

Ⅰ. Introduction
Ⅰ.1 실험목적
용수철에 매달린 추의 수직 방향 단조화운동과 진자운동의 모습을 관찰한다. 추가 매달린 용수철 자체를 흔들이로 운동시킬 때, 물체의 운동을 분석한다. 또, 단조화 운동과 역학계에서 변화가 커졌을 때 생기는 비선형 효과에 대해 알아본다.

Ⅰ.2 배경지식
Ⅰ.2.1 단조화 운동
용수철에 매달린 물체의 상하운동에 대한 식은 다음과 같다.

<중 략>

Ⅱ. METHODS
Ⅱ.1 용수철 상수 측정 [1], [2]
용수철의 질량이 10.5g이고, 이를 실험 장치가 책상면과 수직이 되도록 조절한다. 추를 담는 69.7g의 추 받침대과 질량이 각각 40g, 49.1g, 100.8g의 추를 준비한다. 먼저, 69.7g의 추 받침을 용수철에 매달고 용수철의 늘어난 길이를 측정한다. 69.7g의 추 받침대 내부에 40g, 100.8g의 추를 넣었을 때의 용수철이 늘어난 길이를 각각 측정한다. 이를 이용해 용수철 상수의 값을 계산한다.

Ⅱ.2 추의 단조화운동 [1], [2]
Ⅱ.1에서 게산한 용수철 상수의 이론값을 이용해 단조화 운동의 주기를 예상한다. 이후 69.7g의 추 받침만 걸어 둔 상태에서 용수철이 평형 상태일 때 추 받침대를 살짝 잡아당기고 놓아 수직 방향 왕복 운동을 카메라로 기록한다. 추 받침대에 40g, 49.1g, 100.8g의 추를 담은 각각 위의 과정을 반복한다. Tracker 프로그램으로 용수철에 매단 추의 운동을 표와 그래프로 나타낸다. 그래프를 분석해 용수철운동의 주기를 계산한 후, 이론적으로 계산한 주기와 비교하여 용수철의 운동이 단조화 운동인지 확인한다. 또, 최고점과 최저점 사이의 차를 이용해 실험과정에서 공기의 저항에 의한 진폭의 감쇠를 관찰하고, 이에 대해서 분석한다.

Ⅱ.3 추의 진자 운동
길이가 18.4cm, 37.9cm, 60.4cm의 실과 반지름이 1.5cm인 구형 추를 준비한다.

참고 자료

Serway, Raymond A., and John W. Jewett. Physics for scientists and engineers with modern physics. Cengage learning, 2018.
Walker, J., Halliday, D., and Resnick, R., Principles of Physics, 10th ed., Wiley, New York(2014)
양미나, 김세헌, RLC 직렬회로에서 전압진폭 및 위상차에 따른 리사주 도형 분석, 한국물리학회, New Physics: Sae Mulli, 67권 2호, 2017.