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용수철진자의 에너지보존 실험 예비보고서2025.11.131. 용수철진자 용수철에 매달린 물체가 평형위치를 중심으로 진동하는 조화운동 시스템입니다. 용수철의 탄성력과 물체의 관성력이 작용하여 주기적인 진동을 일으킵니다. 용수철상수와 물체의 질량에 따라 진동의 주기가 결정되며, 이는 T=2π√(m/k) 공식으로 표현됩니다. 2. 에너지보존법칙 용수철진자 시스템에서 총 기계에너지는 보존됩니다. 위치에너지와 운동에너지가 상호 변환되지만 그 합은 일정하게 유지됩니다. 최대 변위에서는 위치에너지가 최대이고 운동에너지는 0이며, 평형위치에서는 운동에너지가 최대이고 위치에너지는 최소입니다. 3. 조화...2025.11.13
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회전 관성2025.01.181. 질량 중심 물체의 질량 중심이란 물체 전체의 질량의 중심점으로 모든 외부력이 그 점에 작용하는 것처럼 보이는 특별한 점이다. 실험에서는 Pendulum의 질량 중심점을 기준으로 높이 변화량을 측정하였다. 2. 용수철의 복원력 실험에서는 스프링의 발사 강도를 1단, 2단, 3단으로 조정하여 Steel ball의 발사 속도와 Pendulum의 회전 각도를 측정하였다. 용수철의 복원력은 훅의 법칙에 따라 늘어난 길이에 비례하며, 발사 강도가 높을수록 복원력이 커져 Steel ball의 발사 속도가 증가하게 된다. 3. 운동량 보존 ...2025.01.18
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용수철 단진동 실험2025.11.161. 용수철 힘 및 복원력 용수철에서 작용하는 힘은 평형위치로부터의 변위에 비례한다. 용수철의 복원력은 늘어난 길이에 정비례하며, 이를 수식으로 표현할 수 있다. 이는 후크의 법칙(Hooke's Law)으로 알려져 있으며, 용수철의 기본적인 물리적 특성을 설명한다. 2. 스프링 상수 측정 실험을 통해 스프링의 스프링 상수(spring constant)를 구한다. 스프링 상수는 용수철의 강성을 나타내는 중요한 물리량으로, 가해진 힘과 변위의 관계를 정량화한다. 이를 통해 용수철의 특성을 파악할 수 있다. 3. 단진동의 주기와 진동수 ...2025.11.16
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용수철 및 물리진자의 단순조화운동 실험2025.11.121. 단순조화운동 평형상태를 갖는 계가 작은 변화에 대해 복원력을 가지며, 이 복원력이 변화의 정도에 비례할 때 나타나는 운동이다. 용수철에 매달린 물체, LC회로, 원자의 진동 등 많은 물리계에서 나타나며 물리학에서 매우 중요한 운동이다. 운동방정식의 일반해는 삼각함수 형태이며, 주기는 T=2π√(m/k)로 주어진다. 2. 용수철 진자의 운동 후크의 법칙에 따라 복원력이 F=-kx로 주어지는 용수철 진자의 운동을 다룬다. 중력장 내에서 수직으로 운동하는 용수철 진자의 주기를 측정하고, 탄성위치에너지와 중력위치에너지의 변환을 통해 ...2025.11.12
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단순조화운동 결과보고서2025.01.161. 단순조화운동 단순조화운동은 가장 간단한 진동 형태로, 진자의 진동과 같은 형태를 나타낼 수 있는 이상적인 운동이다. 이 운동은 원운동의 투사와 운동 형태가 같으며, 일상생활에서 시계추나 진자운동 등에서 근사하여 활용된다. 단진자는 단순조화운동의 대표적인 예이며, 매우 작은 변위만을 움직일 때 모든 힘이 1차식으로 근사가 가능하여 단순조화운동이 잘 일어난다. 2. 용수철상수 용수철상수는 용수철의 힘 또는 유연한 정도를 나타내는 상수로, 후크의 법칙에 따라 용수철의 탄성력은 용수철이 압축되거나 늘어나는 길이에 비례한다. 따라서 용...2025.01.16
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막대의 영률 측정 실험2025.11.121. 영률(Young's Modulus) 영률은 재료의 탄성 성질을 나타내는 물리량으로, 응력과 변형률의 비로 정의됩니다. 막대에 인장력이 작용할 때 발생하는 응력(단위 면적당 힘)과 그에 따른 변형률(길이 변화의 상대적 크기)의 관계를 통해 측정됩니다. 영률이 클수록 재료는 더 단단하고 변형에 저항하는 성질이 강합니다. 이는 재료의 기계적 성질을 평가하는 중요한 지표입니다. 2. 탄성 변형과 응력-변형률 관계 탄성 변형은 외력이 제거되면 원래 상태로 돌아오는 변형을 의미합니다. 후크의 법칙에 따르면 탄성 범위 내에서 응력과 변형률...2025.11.12
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재료강도학 1-6주차 요약 정리2025.11.171. 재료강도학의 정의 및 기본 개념 재료강도학은 재료의 기계적 성질을 이해하기 위해 재료에 가해지는 힘을 계산하고 응력을 도출하여 재료의 파괴현상을 해석하고 파괴를 방지하여 재료를 설계하는 학문입니다. 응력의 기본 공식은 F/A(힘/면적)이며, 파괴의 종류는 변형, 파괴(파단), 깨짐, 부식, 마모, 침식 등이 있습니다. 재료는 연성과 취성으로 나뉘며, 구조, 물성, 공정, 성능이 순서대로 관계를 이루고 있습니다. 2. 응력의 종류 및 모호의 원 응력은 단위 면적당 들어가는 힘으로 F/A 공식으로 표현됩니다. 응력은 전단응력, 수...2025.11.17
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컴퓨터로 하는 물리학 실험 8.진동과 에너지2025.05.141. 단순조화진동 단순조화진동은 운동 방향으로 훅의 법칙을 따르는 알짜 힘만이 작용하여 진폭과 진동수가 일정한 사인곡선 모양으로 나타난다. 알짜 힘이 작용할 경우 용수철 상수 k는 F_s = -kx = ma = (ma)/x로 나타낼 수 있다. 2. 진동하는 계의 에너지 진동하는 계에서의 탄성 위치 에너지와 운동 에너지는 각각 PE_s = (1/2)kx^2, KE = (1/2)mv^2로 구할 수 있다. 진동하는 계의 총 에너지는 이들 탄성 위치 에너지와 운동 에너지를 합한 것과 같다. 3. 실험 결과 분석 실험 1에서는 변위가 최대가...2025.05.14
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재료강도학 1~13주차 강의 내용 종합 요약2025.11.171. 응력과 변형률 재료강도학의 기초 개념으로 응력과 강도의 차이, 탄성 및 소성 변형을 다룬다. 응력-변형률 관계에서 탄성계수(Young's modulus), 푸아송 비, 전단응력과 전단변형률, 전단계수 등을 학습한다. 다축하중에서의 응력 상태, 응력 텐서, 주응력, Mohr 원 등을 통해 복잡한 응력 상태를 분석하고 이해한다. 2. 항복조건과 파괴 von Mises 항복조건과 Tresca 항복조건을 통해 복합응력 상태에서의 재료 거동을 예측한다. 공칭응력/변형률과 진응력/변형률의 차이, 가공경화, 네킹 현상을 학습한다. 파괴는 ...2025.11.17
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비틀림 시험을 통한 재료의 기계적 특성 분석2025.11.161. 비틀림 시험(Torsion Test) 비틀림 시험은 재료에 비틀림 모멘트를 가하여 전단탄성계수, 항복점 등의 기계적 특성을 측정하는 실험이다. 모터 축이나 동력장비의 토크관과 같은 구조부재가 종축을 회전시키는 모멘트에 의해 비틀림 작용을 받을 때의 재료 거동을 파악한다. 비틀림 하중 하의 탄성한도, 항복점, 탄성계수를 측정하여 관이나 봉 형태의 기계 구조물 강도설계에 활용된다. 2. 전단응력과 전단변형률 비틀림 시험에서 전단응력은 축에서 0이고 원형 재료의 표면에서 가장 크며, 축에서 떨어진 거리에 선형적으로 비례한다. 전단변...2025.11.16
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