단진자 실험 보고서 [A+]

소개글

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목차

1. 실험 이론
2. 실험 방법
3. 실험결과
4. 실험결과 분석 및 고찰
5. 참고문헌

본문내용

1. 실험 이론
#실험 목적
단진자에서 줄 길이와 추 질량에 따른 주기와 진동 각도와의 관계를 이해하고 중력가속도 값을 측정한다. 추의 무게, 줄 길이에 따라 공명 조건이 일어나는 주파수를 측정하고 이론값과 비교한다, 진자의 위치에너지와 운동에너지의 변화를 측정하여 역학적 에너지가 보존됨을 확인한다.
#실험 이론
1. 1자유도 시스템(단진자 시스템)
자유도(Degree of Freedom)란 어떤 운동을 완전히 묘사하는데 필요한 최소한의 독립좌표의 수를 의미한다. 단진자(single pendulum)란 단순 조화 운동의 대표적인 예로서, 질량을 무시할 수 있고 길이가 불변인 가는 실 끝에 작은 추를 매달고 다른 끝을 고정시킨 채 수직면 안에서 진동하는 진자를 의미하는 것이다. 단진자 운동은 평면에서 모든 진동 시스템의 질량의 위치를 기술할 수 있기 때문에 1자유도 시스템이라고 말할 수 있다. 간단하게 단진자 운동방정식을 증명하면 다음과 같다.
옆의 그림은 단진자의 자유물체도를 표현한 것이다. 회전계의 운동방정식은   로 표현된다. 여기서  는 질량관성모멘트(moment of inertia) 는 각가속도를 의미한다. 이때    로 표현 가능 하기 때문에 운동방정식은   이다. 또한 여기서 의미하는 는 복원력(restoring force)이다.(단진자의 경우 중력이 복원력이며 위치에너지를 저장하는 기능을 수행한다.)   이기 때문에 양변을 으로 나눈 후식을 정리하면  sin  이다.

참고 자료

https://www.scienceall.com/%EB%8B%A8%EC%A7%84%EC%9E%90simple-pendulum-%E5%96%AE%E6%8C%AF%E5%AD%90/ (단진자), 2021.04.28.
http://phylab.yonsei.ac.kr/board.php?board=reference&command=body&no=15, (단진자 방정식 증명), 2021.04.28.
https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%98%A4%EC%8B%A4%EB%A1%9C%EC%8A%A4%EC%BD%94%ED%94%84 (오실로스코프), 2021.04.29.
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5741200&cid=60217&categoryId=60217 (오실로스코프), 2021.04.29.