[화공생물공학실험] 단일구의 침강 속도 실험 예비레포트

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1. 단일구의 침강 속도 실험

이 실험의 목표는 서로 다른 비중의 액체로 채워진 두 개의 수직관에서 단일구가 일정한 위치에서 수직으로 침강할 때 발생하는 현상을 관측하고, 항력계수와 Reynolds 수와의 관계를 이해하는 것입니다. 실험 과정은 다음과 같습니다: (1) Column A와 Column B에 각각 물과 글리세린을 채운다. (2) 각 Column에 bucket을 담근다. (3) Main power switch를 켜고, timer reset switch를 한번 눌러 digital timer를 reset한다. (4) Timer가 정상적으로 작동하면 위에서 단일 구를 떨어뜨리고 단일 구가 detector를 지나는 시간을 측정한다. (5) Detector 사이의 간격은 column에 부착된 자의 눈금으로 측정한다. (6) Detector 사이의 거리를 측정 시간으로 나눠 종말 속도를 측정한다. (7) 이론 식과 비교하여 종말 속도의 이론값과 실험값을 비교 분석한다. (8) 단일구의 종류와 column을 바꿔가며 위의 실험을 반복한다. (9) Reynolds 수와 항력계수(C) 간의 관계식을 fitting한다.

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1. 단일구의 침강 속도 실험

단일구의 침강 속도 실험은 중력, 부력, 항력 등 다양한 물리적 요인들이 작용하는 현상을 관찰할 수 있는 중요한 실험입니다. 이 실험을 통해 물체의 크기, 모양, 밀도 등이 침강 속도에 미치는 영향을 확인할 수 있습니다. 또한 유체 역학의 기본 원리를 이해하는 데 도움이 됩니다. 실험 결과를 분석하고 이론적 모델과 비교하면서 실험 설계 및 데이터 해석 능력을 기를 수 있습니다. 이러한 실험은 공학, 물리학, 지구과학 등 다양한 분야에서 활용될 수 있으며, 학생들의 과학적 사고력과 탐구 능력 향상에 기여할 것입니다.

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