부산대학교 일반 물리학실험A+[ Tracker 프로그램을 사용한 단조화 운동]

목차

1. 실험목적
2. 실험원리
3. 실험 기구 및 재료
4. 실험 방법
5. 측정값
6. 실험결과
7. 결과에 대한 논의
8. 결론

본문내용

1. 실험 목적
단조화 운동을 하는 물체를 영상으로 촬영하여 tracker 프로그램을 사용하여 주기를 측정함으로써 주기와 물체의 질량 및 용수철 상수와의 관계를 배운다.

2. 실험 원리
단조화 운동은 물리학에서 자연계의 많은 현상들을 기술하는 데 중요한 역할을 한다. 용수철에 매달린 물체, 진자, RLC 전기회로, 고체물질이나 분자 내에서 원자의 진동 등은 근사적으로 단조화 운동으로 기술될 수 있기 때문이다.
이 실험에서는 질량, 용수철 상수 등 몇 가지 변수를 바꾸었을 때 물체의 진동하는 상태가 어떻게 달라지는가를 관찰한다.
그림 16-1과 같이 물체가 두 개의 용수철 끝에 매달려있는 경우를 살펴보자.

< 중 략 >

3. 실험 기구 및 재료
디지털 카메라, 트랙(track), 수레, 저울, 용수철, 도르래, 수평계, 실, 추와 추걸이, Tracker 프로그램
* Tracker 프로그램을 사용하여 시간에 따른 물체의 운동을 분석하기 위해서는 촬영하는 영상의 초당 프레임 수를 알고 있어야 하며, 또한 길이를 알고 있는 기준눈금자가 영상 속에 있어야 한다. 기준 눈금자는 줄자 또는 자를 사용해도 되고 거리를 알고 있는 두 점으로 표시해 두어도 된다.

4. 실험 방법
실험 1 수평면에서의 진동
① 수레의 질량을 축정하고 그림40-1과 같이 장치한 다음 수평계를 이용하여 트랙의 수평을 조정한다.
② 용수철을 수레와 트랙 끝단에 연결하고 수레의 평형점 위치를 기록한다.
③ 추걸이를 도르래를 거쳐 수레에 연결한다.
④ 추의 질량을 증가시키면서 수레의 위치와 추의 질량(추걸이 질량 포함)을 기록한다.
⑤ 힘 와 평형점으로부터의 위치 에 대한 그래프를 그린다. 그리고 최소제곱법을 이용하여 직선의 기울기를 구한다. 이 기울기가 용수철 상수의 두 배 가 된다.
⑥ 추와 추걸이를 제거한다.
⑦ 삼각대에 카메라를 설치하고 카메라가 트랙을 정면으로 바라보도록 한다.

참고 자료

일반 물리학 실험(5판) 부산대학교 물리학교재편찬위원회 지음, 청문각