03.11.2023The principles and use of renewable energyIn life, we are often unaware of the most precious things around us. We believe that the resources around us are abundant, so we often use electricity in our homes for unnecessarily long periods of time or indiscriminately produce a lot of waste. Friends, with the advancement of current technology, resources are being depleted and global warming is accelerating. Global Footprint Network (GFN) argues that 1.7 earths are needed to sustain global production and consumption (2018). We are now using the resources of the future. Furthermore, according to GFN, this year’s deficit starts from August 2nd (GFN, 2023), which means that August 2nd is the date on which the earth’s resources for one year given to people were used up. [1] In this situation, I would like to explain to you the principles and use of renewable energy. By knowing about and using renewable energy, I believe that we can protect the earth and realize the value of resources. and carbon dioxide, which are causes of global warming. According to data released by the U.S. Earth Policy Institute, data shows that carbon dioxide emissions have increased due to the use of fossil fuels, with more than 2 billion tons of carbon dioxide emitted per year since 1950s. [2] In contrast, renewable energy is sustainable and renewable such as wastes, solar, and wind that is developed. In other words, renewable energy has the characteristic that it produces relatively very little carbon dioxide and can be used for a long period of time because it uses resources such as the sun and wind.As mentioned above, there are different types of renewable energy. First, solar thermal energy is energy using the heat of the sun, and heat from the sun is converted into electrical energy. There is a plate that absorbs the sun’s heat, and this plate is connected to a pipe through which water flows. When the temperature of the pipe rises due to heat, the temperature of the water also rises, a light using a metal plate. When sunlight shines on a metal plate, electrons pop out and the upper layer of the metal plate is composed of these electrons. When this metal plate is connected to a circuit, many electrons move, and a current flow occurs, and electrical energy is produced.Among renewable energies using nature, there is also wind energy using wind. Wind energy is energy that can be used by using the wind and converting the power of the wind into electrical energy. The principle is that blades rotating with the wind generate kinetic energy, and this drives a generator to produce electrical energy. It is an energy source that can be used indefinitely as long as wind exists and is a clean energy source that does not emit pollutants. Waste energy also exists among renewable energy. Waste energy is currently the most commercialized form of energy and is an energy source that burns waste generated at home or industry and uses it as fuel and energy. The high-temperature steam gen friendly due to low carbon dioxide or pollutant emissions, and is renewable, allowing for continuous production. Currently, this is in the early stages of development, but the prospects are very bright as research and development are ongoing. According to the July report published by the IEA, this shows that electricity production from new and renewable energy is expected to show an upward trend and account for the largest proportion, surpassing coal’s electricity production. [3] In addition, Professor Tae. K Yoon explained: “Renewable energy is the only way to solve the problems of fossil fuel depletion and environmental pollution” (as cited in Monthly people, 2023). [4] Everyone, it is time to feel with your whole body the fact that resources are becoming scarce and global warming has become more serious than before. We must protect our earth and value energy for future. For this, how about installing a solar light power generator on each window of your home sometime soon? I certaine August 2nd!”, Naver post. Retrieved from Hyperlink "https://post.naver.com/viewer/postView.naver?volumeNo=36369238&memberNo=44939664&vType=VERTICAL" https://post.naver.com/viewer/postView.naver?volumeNo=36369238&memberNo=44939664&vType=VERTICAL (accessed 9 August 2023)[2] ESMG (Busan science high school climate change club), “Global Carbon Dioxide Emissions from Fossil Fuel Burning”, Naver Blog. Retrieved from Hyperlink "https://blog.naver.com/esmgs25/140161052664%20" https://blog.naver.com/esmgs25/140161052664 (accessed 10 June 2012)[3] 제곱도약, “[Energy Industry] Renewable energy power production expected to surpass coal by 2024”, Naver blog. Retrieved from Hyperlink "https://blog.naver.com/newheater/223202494640" https://blog.naver.com/newheater/223202494640 (accessed 4 September 2023)[4] Reporter Ji. Y Yu, “Renewable energy and future energy technology, which will become essential future technologies for humanity, challenge to dominate the source technology through original research023)
1. 실험 목적과 기구다양한 각도로 발사된 물체의 포물선 운동을 이해하고, 그 실험결과와 이론식과의 관계를 알아본다.- 포사체 발사대- 포토게이트2. 실험 이론중력장 안에서 운동하는 포사체는 공기의 마찰을 무시한다면 수평방향으로는 등속운동을, 수직방향으로는 등가속도 운동을 한다. 수평방향에 대해 각 만큼 기울어진 각도로 의 초기속도로 발사된 물체의 수평방향속도( )와 수직방향속도( )는 cos si n 로 나타낼 수 있다. 여기서 g는 중력 가속도, t는 발사 후 경과한 시간이다. 그러므로 원점 (0,0)을 기준으로 할 때, 수평방향의 위치 x(t)와 수직방향의 위치 y(t)는 이다. 이 때 위 두 식을 연립하면 포물선 방정식은 cos tan 으로 포물선 방정식이 된다. 포사체가 최고높이 m ax에 이르는 순간 m ax에는 수직방향의 속도가 0이 되므로 si n m ax 이다. 따라서 최고도달 높이시간 m ax 는 다음과 같다.
1. 실험 목적과 기구포토게이트를 통하여 떨어지는 피켓 펜스의 낙하 시간을 측정하여 중력가속도를 측정하기 위해 실험을 진행한다.- 포토게이트: 광학적인 방법으로 물체의 운동을 측정하는 기구- 피켓 펜스: 균등한 간격의 불투명한 밴드가 있는 투명한 플라스틱 조각2. 실험 이론실험에서 사용된 물리 공식은 중력 가속도 공식이다. 어떤 물체가 자유 낙하하는 운동을 할 때, 공기의 저항과 마찰 등을 무시한다면 이 물체는 중력 가속도 값을 가져 아래 방향으로 자유 낙하하는 운동을 한다. 이러한 중력에 의한 가속도는 지표면 근처에서 거의 일정하다고 할 수 있는데, 실험 진행 과정 중 이 가속도를 등가속도로 가정하고 지구 중력 아래에서 운동하는 물체를 실험을 통해 등가속도 운동이 확인되는지 탐구해보고자 한다.자유 낙하하는 물체의 가속도 크기는 기호 g로 표현한다. 지표면에서 g는 대략 으로 계산하고 정지 상태에서 물체를 자유 낙하시키면 가속도와 낙하 거리를 계산할 수 있는데, 피켓 펜스의 낙하시간을 t라고 할 때 낙하 거리 x는 으로 표현할 수 있다. 즉, 피켓 펜스의 낙하 시간을 측정하면 중력 가속도 값을 얻을 수 있고 중력을 받으면서 자유 낙하하는 물체의 이동거리는 공기의 저항과 마찰 등을 무시할 경우 시간의 제곱에 비례한다고 할 수 있다.
실험 이론물체가 어떤 표면 위를 운동하거나 공기나 물 같은 점성이 있는 매질 속에서 운동할 때, 울체는 주위와의 상호작용 때문에 운동하는 데 저항을 받는다. 이런 저항을 마찰력이라고 하고 대부분의 물리적인 운동이 이 마찰력 덕분에 가능하다. 예를 들어 무거운 물건이 담긴 택배박스를 마루 바닥에서 끌고 있다고 해보자. 택배 박스와 마루 바닥은 물리 문제에서 가정하는 마찰이 없는 이상적인 면이 아니다. 특정 방향으로 작용하는 외력이 박스를 움직일 만큼 크지 않으면 박스는 움직이지 않을 것이다. 본 실험에서는 두 가지의 마찰력을 다루는데, 이는 정 지 마찰력과 운동 마찰력이다. 외력이 있음에도 박스가 정지하고 있을 경우, 외력과 반대 방향을 가지고 외력과 같은 크기를 갖는 정지 마찰력이 물체의 바닥면에 존재한다. 반대로 외력이 임계의 힘을 넘어 물체가 움직이는 경우, 외력에 관계없이 일정한 크기와 운동 방향과 반대 방향을 가진 운동 마찰력이 물체의 바닥면에 작용하게 된다.<중략>실험 방법1, 지지막대를 세우고 원활한 측정을 위해 트랙을 기울여 고정시킨다.2. 포토게이트 2개를 각각 고정막대에 연결하고, 트랙에 50cm 간격으로 설치한다.3. 프로그램에서 Velocity에 m/s값을 입력하도록 하고, Constants 탭에서 FlagLength(1.15cm) 값을 입력하도록 한다.- 정지 마찰 계수 측정① 트랙 위에 마찰계수 측정용 샘플을 올려놓는다.② 트랙의 기울기를 조금씩 증가시켜 샘플이 미끄러지기 시작할 때 임계각을 측정하여 기록한다.③ 샘플을 바꿔가며 여러 번 실험을 반복한다.- 운동 마찰 계수 측정① 임계각 이상으로 트랙의 기울기를 조절한다.② 기록 버튼을 누르고 트랙 위에서 샘플의 운동을 측정한다.③ 포토게이트를 이용해 처음 속력과 나중 속력을 기록한다.④ 샘플을 바꿔가며 여러 번 실험을 반복한다.
탄동진자를 이용해 포사체의 초기속도를 구하고, 고립된 계에서 에너지와 운동량이 보존됨을 확인한다.- 회전 모션 센서- 포토게이트- 포사체 발사대- 탄동진자- 스탠드- 플라스틱 공, 쇠 공실험 방법- 베이스의 중앙에 지지막대를 세우고, 회전 모션 센서를 상단에 고정시킨다.- 탄동진자를 회전 모션 센서와 연결한다.- 포사체 발사대를 실험대 가장자리에 조임쇠를 이용하여 고정시킨다.- 포사체 발사대의 각도를 수평으로 조절하고, 포토게이트를 발사대 바로 앞에 설치한다.- 포사체가 탄동진자에 제대로 들어갈 수 있도록 스탠드의 위치를 조절시킨다.- 회전 모션 센서와 포토게이트를 프로그램과 연결시킨다.(센서에 Rotary senser를 입력시키고 photogate에 공 직경을 입력한다.)(플라스틱 구슬=11.72g, 쇠 구슬=67.19g, 진자 질량=175.64g, 진자 길이=38cm)- 장전 막대를 이용해 포사체 발사대에 플라스틱 공을 장전한다.- Record 버튼을 누르고 포사체를 발사한다.- 회선 모션 센서를 최대 각도로, 포토게이트로 초기속도를 측정하여 기록한다.- 구슬의 질량, 발사 세기(단)을 바꿔가며 포사체의 초기속도를 측정한다.- 회전 모션 센서를 이용해 계산한 초기속도의 이론값과 포토게이트를 이용해 측정한 초기속도의 측정값을 비교해본다.- 각각 물리량의 변화에 따른 오차의 경향을 확인한다.· 주의사항① 탄동진자와 포사체 발사대 입구의 위치가 맞지 않으면 제대로 된 실험을 할 수 없으므로, 실험하기 전 반드시 위치를 확인한다.② 강한 세기로 발사된 구슬은 지나치게 멀리 날아가 다칠 위험이 있으므로 주의한다.실험 결과· 탄동진자의 질량 (kg): 175.64g· 탄동진자의 길이 (m): 38cm = 0.38m· 포사체(쇠구슬)의 질량 (kg): 67.19g