용수철 진자 실험

소개글

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목차

Ⅰ. 실험과정
가. 실험 목표
나 실험 준비
다. 실험과정
라. 주의사항

Ⅱ. 실험결과
가. 실험값

Ⅲ.결과 분석 및 토의
가. 용수철 k1 결과 분석
나. 용수철 k2 결과 분석

Ⅳ.고찰

본문내용

Ⅰ. 실험과정
가. 실험 목표
·중력 장 내에서 수직으로 운동하는 용수철 진자의 용수철 길이와 추의 무게를 변화를 주어 단순 조화 운동을 관찰한다.
·그 주기를 측정하고 탄성위치에너지와 중력위치에너지의 변환을 통한 에너지 보존을 확인한다.

나 실험 준비
1.실험준비 및 진행 환경
·2019.03.25. 13시-15시 사이에 이과실험실 107호에서 진행하였다.

2.실험준비물 및 간단이론
·I-CA system, 스크린, 용수철(다른 길이 2개) 및 색인식 추걸이와 추셋트(50g 1개, 20g 1개), 스탠드 및 클램프와 막대가 필요하다.

2-1. 용수철 진자 운동
평원상태를 갖는 모든 계는 작은 변화에 대하여 복원 특성을 갖는다. 특히 변화가 아주 작을 때는 그 복원력의 크기는 변화의 정도에 비례한다. 또한 운동상태를 유지하려는 관성 특성도 가지고 있다. 이 두 가지 특성이 나타날 때 역학계는 단순조화운동을 하게 된다. 용수철에 매달린 물체 또한 마찬가지이다. 평형위치로부터 용수철이 늘어난 길이를 x라 할 때 질량이 m인 물체가 받는 힘은 후크의 법칙에 따라 다음과 같다.

< 중 략 >

다. 실험과정
(1) 스크린을 설치하고 그 앞에 스탠드를 준비하고, I-CA 시스템을 설치한다.
(2) 카메라 셋팅이 끝나면, 기준자를 운동면에 놓고 화면을 캡쳐 스케일 및 좌표계를 설정한다.
(3) 스텐드에 용수철과 색상인식 추걸이를 걸고 화면을 촬영한다. 실험과정에서 될 수 있으면 용수철이 흔들리지 않도록 안정시킨 후에 실험, 촬영한다.
(4) 용수철 상수를 결정한다. 추걸이에 추를 올려 놓으면서 그 화면을 촬영한다.
(5) 측정 메뉴 중 거리 구하기 기능을 통해 늘어난 길이를 측정한다. 늘어난 길이와 추의 무게에 해당하는 힘의 관계로 추체선식을 구한다. 직선 식으로 주어지는지 확인한다.
(6) 추를 평형위치에서 잡아당겼다가 가만히 놓아 추를 상하 운동시키고 이를 촬영한다.

참고 자료

일반물리학실험(북스힐, 2003, p29-35)
일반물리학Ⅰ(북스힐, 2003, p348-355)