[연세대학교] 일반물리학및실험(1) / 공학물리학및실험(1) 7. 단순 조화 운동 실험 결과레포트

소개

"[연세대학교] 일반물리학및실험(1) / 공학물리학및실험(1) 7. 단순 조화 운동 실험 결과레포트"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 결과
2. 결과 분석
3. 토의 및 건의 사항
4. 참고 문헌

본문내용

5. 실험 결과
Experiment 1. Spring Constant
용수철을 사용한 단순 조화 운동을 실험하기에 앞서, 용수철의 용수철 상수를 측정하였다. 먼저 아래의 표 1은 용수철 상수를 측정할 때 사용한 Weight Hanger과 Weights의 무게를 나타낸 것이다.

표 1 Weight Hanger과
Weights의 무게 대조표
Weight Hanger을 용수철에 매단 후 추를 더해가며 길이 변화를 표 2와 같이 측정하였다. 이 데이터를 바탕으로 용수철 상수를 계산하였다.

표 2 질량에 따른 용수철이 늘어난 길이
문헌에 의하면 용수철이 늘어난 길이 는 용수철에 작용한 힘 에 비례하므로 로 쓸 수 있다. 다만 복원력이 작용할 경우는 라고 한다. 또한 여기서 용수철에게 힘을 가하는 것은 바로 추에 의한 무게이기 때문에 가 된다. 중력가속도 값 는 문헌에 수록된 표준 중력과 비교하여 알아보았다. 표준 중력은 다음과 같이 구할 수 있다. 위도가 (°)인 지점에서 표준 중력은

과 같다. 또한 Google Earth 프로그램을 이용해 연세대학교 국제캠퍼스의 위도를 조사해 본 결과 북위 37.384°이므로 위 식에 대입하면 실험실에서의 표준 중력가속도는 m/s2이다. 이러한 과정을 통해 F-x 그래프를 그려보면 아래와 같다.

그림 1 그래프

이므로 그래프에서의 기울기가 바로 용수철 상수 임을 알 수 있었다. 따라서 본 실험에서 사용한 용수철 상수의 값은 3.47 N/m로 결정하게 되었다. Experiment 2. Motion of Mass on Spring
위의 용수철을 이용한 용수철 진자의 운동에 대해 알아보기 위해 먼저 용수철에 매달 고리형 추의 질량 을 측정했다. 실험 도중에 노란색 테이프가 주변의 색과 비슷해 SG PRO 프로그램이 도저히 인식을 하지 못하자 형광 파란색을 칠한 종이를 추에 덧둘러서 질량이 약간 증가하여 76.30 g으로 측정되었고, 이 상태로 실험을 계속 진행하였다. 용수철 진자를 진동시킨 후 주기를 분석한 결과 아래의 표 3과 같다.

참고자료

· Hugh D. Young and Roger A. Freedman, University Physics with Modern Physics (14th Ed.), Pearson, 2016.