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줄의 진동 실험 결과보고서

줄의 진동 실험결과보고서[데이터 값 (표)]주파수 변화에 따른 줄의 진동추의 질량 100g줄의 길이(L): 100cmnf(실험값)f(이론값)오차율113 Hz12Hz8.3%226 Hz23 Hz13%339 Hz35Hz11%f= (1/2)* =12 (유효숫자 적용)F=mg=0.1kg*9.8m/s2=0.98N오차율 : ㅣ {(13-12)/ (12)}ㅣ*100 = 8.3%ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ추의 질량 200g줄의 길이(L): 100cmnf(실험값)f(이론값)오차율119 Hz16Hz19%236 Hz33Hz9.1%353Hz50Hz6%f=(1/2)* =16 (유효숫자 적용)F=mg=0.2kg*9.8m/s2=1.96N오차율 : ㅣ {(19-16)/ (16)}ㅣ*100 = 8.3%ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ줄의 길이 변화에 따른 줄의 진동추의 질량 100g주파수(f): 60HznL(실험값)L(이론값)오차율123.0cm19.0cm21.0%242.7cm39.0cm9.5%366.2cm58.0cm14.0%L= (1/120)* = 0.19m (유효숫자 적용)오차율 : ㅣ {(66.2-58)/ (58)}ㅣ*100 = 14.0%추의 질량 200g주파수(f): 60HznL(실험값)L(이론값)오차율130.3cm27.0cm12.0%259.8cm55.0cm8.7%388.8cm82.0cm8.3%L= (1/120)* = 0.27m (유효숫자 적용)F=mg=0.2kg*9.8m/s2=1.96N오차율 : ㅣ {(66.2-58)/ (58)}ㅣ*100 = 14.0%실험과정 및 결과에 대한 토의이 실험은 진동하는 줄에서 정상파를 관찰하고 줄의 장력, 길이, 진동주파수, 정상파 내의 마디수 등의 이론적 관계식이 실험과 일치하는가를 확인하는 실험이다.우선 흔들려서 제대로 측정하기가 힘들었다. 무엇보다도 마디(node)가 정확히 한 점으로 수렴하질 않아서 정확한 주파수를 파악하기가 힘들었다. 줄 자체의 진동 때문에 장력이 연속적으로 변한 것이 원인으로 생각된다. 결국 정확한 주파수를 파악하지 못하여 생긴 오차가 있을 것 같다. 이 점은 사실 해결하기가 어려운 오차인 것은 사실이다. 1차원으로 표시되는 양(量)의 단위길이당 크기인 선밀도가 더 높은 줄을 사용한다면 오차를 줄일 수 있을 것 같다. 또한 두꺼운 줄을 사용해도 오차를 줄일 수 있을 것 같다. 하지만 두꺼운 줄을 사용하면 도르레도 더 큰 것을 써야 하고, 구동 플러그의 사이즈 또한 바꿔야 하기에 효율적이진 않을 것 같다.줄을 걸 때 도르래에 걸린 줄의 높이와 오른쪽 기둥에 걸린 줄의 높이가 달랐을 수가 있다. 한번 실험을 할 때마다 줄과 수평이 되게 바라보고 높이가 같은 지 확인을 해야 할 것 같다. 또한 긴 자를 사용하면 편리 할 것 같다.줄이 위아래로만 움직이지 않고 좌우로도 흔들리는 모습을 보였다. 마치 줄넘기를 할 때처럼 빙빙 돌고 있는 모습이었다. 이는 양 쪽 기둥이 정확하게 일직선 상에 놓여있지 못했다는 것이고, 진동이 원운동을 하는데 사용됨에 따른 오차가 생길 수 있다는 것이다. 즉, 이상적인 정상파가 발생하지는 못했을 수 있다. 이 또한 위에서 말한 것처럼 한 번의 측정이 끝날 때마다 위치를 확인해주어야 한다. 실험 영상에서 보면 한 쪽 기둥은 책상에 고정되어 있지만 한쪽 기둥은 책상위에 있는 상태로 우리가 위치를 조절할 수 있는 상태였다. 차라리 두 기둥 모두 책상에 고정되어 있는 상태라면 좌우로 흔들리지 않을 것이고, 오차가 줄어들 것이다.소리는 곧 공기의 떨림인데 현악기의 경우 현의 떨림이 주변의 공기를 떨게 만들기 때문에 현으로부터 나오는 소리의 주파수는 결국 현의 떨리는 속도 즉, 현의 진동수와 같게 된다.현의 장력이 커질수록 현이 제자리(튕기기 전의 상태)로 돌아오고자 하는 복원력도 커지게 되어 뉴튼의 운동법칙(F = ma)에 의해 현의 떨림이 빨라지게 된다. 그러므로 장력과 진동수는 비례관계이다.참고문헌일반물리학실험-국민대학교출판부선밀도 [linear density, 線密度] (두산백과)( Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1111873&cid=40942&categoryId=32335" https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1111873&cid=40942&categoryId=32335)악기 구조 교과서- 야나기다 마스조, 2018.04.25

공학/기술| 2021.07.27| 5페이지| 1,000원| 조회(948)

일반물리실험, 줄의 진동, 실험 결과 보고서

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힘의 평형 결과보고서

힘의평형 결과보고서3. 계산과정 및 오차계산횟수추A의 각추A 질량m1(g)추B의 각추B 질량m2(g)추A와추B의사잇각추C의 각추C 질량m3(g)1050g12050g12024050g2050g11355g11323960g3020g8735g8723540g4030g14310g143203.520g추의 질량이 모두 같은 경우[이론값]=(0.055)(9.8)[kg*m/]=0.54[N][실험값]=(0.055)(9.8)[kg*m/]=0.54[N]=(0.055)(9.8)[kg*m/]=0.54[N]= + ===0.54오차율: ㅣ(이론값-실험값)/이론값ㅣ*100= ㅣ(0.54-0.54)/0.54ㅣ*100 = 0 %추의 질량이 모두 다른 경우1차[이론값]=(0.055)(9.8)[kg*m/]=0.54[N][실험값]=(0.060)(9.8)[kg*m/]=0.59[N]=(0.065)(9.8)[kg*m/]=0.64[N]= + === 0.56오차율= 오차율: ㅣ(이론값-실험값)/이론값ㅣ*100= ㅣ(0.54-0.56)/0.54ㅣ*100 = 4.0%2차=(0.025)(9.8)[kg*m/]=0.25[N][실험값]=(0.040)(9.8)[kg*m/]=0.39[N]=(0.045)(9.8)[kg*m/]=0.44[N]= + === 0.23오차율= 오차율: ㅣ(이론값-실험값)/이론값ㅣ*100= ㅣ(0.25-0.23)/0.25ㅣ*100 = 10%3차[이론값]=(0.035)(9.8)[kg*m/]=0.34[N][실험값]=(0.015)(9.8)[kg*m/]=0.15[N]=(0.025)(9.8)[kg*m/]=0.25[N]= + === 0.12오차율= 오차율: ㅣ(이론값-실험값)/이론값ㅣ*100= ㅣ(0.34-0.12)/0.34ㅣ*100 = 65%결과 분석 및 오차 분석, 실험으로 알게된 점 토의추의 무게가 모두 같을 때의 실험은 오차율이 없었지만 추의 무게가 모두 다른 경우의 실험은 오차율이 발생했다.오차를 분석해보자면, 우선 3개의 도르래의 각도가 모두 달랐다.한쪽 도르래가 다른 도르래들보다 올라가 있거나 내려가 있으면 실 길이에 따른 도르래의 작용점 위치가 달라져서 오차가 발생할 수밖에 없다. 실험을 시작할 때 수평계를 이용해서 수평을 맞춘 후 실험을 진행해야 한다.또한 원형고리가 확실하게 중앙에 수평을 이루었는지 눈으로 판단할 수밖에 없었기 때문에 오차가 발생한 것 같다. 힘의 평형상태라고 판단이 되었을 때, 합성대에 적힌 각도 값을 읽어야 하는데 흔들림이 있다 보니 정확하게 측정하기가 쉽지 않았다.실험으로 알게 된 점힘의 합성대와 추를 이용하여 세 힘이 각각 다른 방향과 다른 힘으로 이루어져 있을 때 세 힘의 합이 힘의 평형 상태가 되도록 하는 조건을 알아보았다. 세 실에 각각 추를 걸었을 때 힘의 합성대의 중앙에 있는 고리 중심에 위치하게 되면 이 때를 힘의 평형 상태라고 하였다. 이를 통해 한 물체에 여러 힘을 가했을 때 힘의 평형상태가 되면 물체가 정지상태를 유지함을 알 수 있었다.

공학/기술| 2021.07.27| 6페이지| 1,000원| 조회(464)

일반물리실험, 힘의 평형, 실험결과보고서

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리니어 에어 트랙 결과 보고서

비탄성 충돌, 탄성 충돌 실험 모두 충돌한 후의 운동량이 조금씩 더 적었습니다. 이는 에어트랙을 이용한 실험이더라도 조금의 마찰이 존재하기 때문이고, 그로 인해 운동에너지의 일부가 열에너지와 소리에너지 등으로 전환되면서 감소하는 것 같습니다. 우선 저희 조는 비탄성 충돌 다른 질량, 다른 속도 실험에서는 오차율이 컸지만 나머지 실험에서는 오차율이 비교적 적었습니다.오차율에 대해 분석을 해보자면, 우선 같은 질량, 다른 속도 실험에서 질량이 조금 다른 오차가 있었지만 임의적으로 실험을 했고 그에 따른 오차가 발생하였습니다. 또한 저희가 너무 세게 힘을 가해서, 글라이더가 충돌할 때 위로 살짝 뜨게 되어 에너지 손실이 발생했기에 에너지 보존이 어려웠던 것 같습니다.평소 저는 충돌 후 운동량 보존에 대해 식으로만 접해왔기에 실제로도 식이 성립하는 지에 대해 의문을 가지고 있었습니다. 하지만 리니어 에어 트랙 실험을 통해서, 불가피한 오차들을 제외하고 생각해본다면 운동량 보존 법칙 식은 성립한 다는 것을 잘 알게 되었습니다.

공학/기술| 2021.07.27| 5페이지| 1,000원| 조회(228)

일반물리실험, 실험결과보고서, 리니어 에어 트랙

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고체의 선팽창계수 측정 예비보고서

고체의 선팽창계수 측정예비보고서실험 목적선팽창 측정창치를 이용하여 금속 막대의 선팽창 계수를 측정한다.실험 기본 원리2-1. 직선 도선에서의 자기장일반적으로 고체 막대의 길이는 온도에 따라 늘어난다. 적당한 온도 범위내에서 온도에 따른 길이 변화량 Δl은 온도의 변화 △T에 비례하며 원래의 막대길이 l에도 비례하므로Δl은 비례상수 를 도입하며Δl= lΔT로 쓸 수 있다. 이와 같이 정의된 비례상수 를 그 물질의 선팽창계수라 한다. 의 온도의존성은 아주 작지만 유한한 온도 구간에서의 평균 선팽창계수인 를 쓰기도 한다. 대부분의 금속은 대략 ~ 10-5/K정도의 값을 갖는다. 액체와 기체의 경우 선팽창계수 대신에부피 팽창계수 가 많이 쓰이며, 이것은=ΔT/(VΔT)와 같이 정의되며 여기서 ΔV. V, ΔT는 각각 온도변화에 따른 부피의 변화량, 원래의부피, 그리고 온도 변화량을 의미한다. 고체의 경우 그 물질의 선팽창계수가 라면 ~ 3가 되며 그 온도의 의존성은 아주 작음이 알려져 있다.-선팽창계수-온도가 1℃ 변화할 때 재료의 단위길이당 길이의 변화이다. 고체의 길이가 온도에 따라 변화하는 것을 말한다. 선팽창계수는 좁은 온도범위에서는 상수로 간주되지만 일반적으로 넓은 온도범위에서는 상수가 아니다. 따라서 실측한 곡선 중 직선에 근접할 수 있는 온도범위를 지정하여 그 중에서 통용하는 선팽창계수로써 평균선팽창계수를 이용한다. 또한 이방성을 갖는 고체의 경우, 방향에 따라 다른 선팽창계수의 평균값을 평균선 팽창계수라고 한다. 선팽창계수가 크다는 것은 온도가 변할 경우 재료의 크기가 심하게 변한다는 의미이므로 재료선택, 특히 전자제품 등 소재를 선택할 때 중요한 항목이다.실험 기구-증기발생장치-선팽창계수 측정 장치-온도계-시료 금속 막대(3종)-비이커실험 방법(1) 상온에서의 고체 시료 길이(l)를 줄자로 측정한다.(2) 시료를 선팽창 측정 장치에 장치한 후 온도계를 꽂고 상온 T1을 측정한다.(3) 다이알 게이지의 눈금을 0으로 맞춘다.(4) 가열기의 물을 2/3정도 되도록 채우고 그 뚜껑은 고무마개로 꼭 닫아둔다.(5) 가열기에 있는 고무 호스를 시료가 들어있는 관에 연결하고 아래 부분에는 비커를 대어 물이 흐르지 않도록 한다.(6) 가열기의 코드를 꽂고 온도가 90~95℃가 되게 충분히 가열한 후 다이알 게이지를 사용하여 금속 막대가 늘어난 길이 Δl을 측정한다. 이때의 온도 T2를 측정한다.(7) Δl을 측정한 후 온도계, 금속막대, 관을 물로 식힌다.(8) 실험과정 (1)~(7)을 다시 반복하여 한 시료에 대해 2번 측정한다.(9) 다른 시료에 대해서도 실험과정 (1)~(8)을 반복한다.[주의] 연결호스는 수증기가 잘 흐르게 꺾이지 않도록 한다.가열기는 매우 뜨겁기 때문에 장갑을 끼고 다루어야 한다.온도계를 반드시 시료에 접촉되도록 하여 온도를 측정한다.참고문헌일반물리실험 – 국민대학교 출판부[네이버 지식백과] 선팽창계수 [coefficient of linear expansion] (두산백과)

공학/기술| 2021.07.27| 3페이지| 1,000원| 조회(226)

일반물리실험, 예비보고서, 고체의 선팽창계수 측정

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힘의 평형 예비보고서

힘의 평형 예비 보고서실험 목적힘의 합성대를 이용하여 몇 개의 힘이 평형이 되는 조건을 연구하고, 이를 도식법과 해석법으로 비교 분석한다.실험 기본 원리어떤 물체에 여러 가지 힘이 작용하는 경우 작용하는 모든 힘의 벡터합인 알짜힘이 0인 경우 힘의 평형이 이루어진 상태라고 말한다.물체를 점입자로 볼 수 있는 경우 물체에 작용하는 알짜힘이 0이면, 물체는 정지 상태이거나 등속도 운동을 한다. 만일 물체를 점임자로 볼 수 없는 경우 물체에 작용하는 알짜힘이 0이면, 물체의 질량중심이 정지 상태이거나 등속도 운동을 하며, 질량중심이 아닌 부분은 가속 운동을 할 수도 있다.예를 들어, 강체의 경우 힘의 평형이 이루어진 상태라고 해서 역학적 평형상태가 보장되지 않는다. 비록 강체에 작용하는 알짜힘이 0이더라도 임의의 기준점에 대한 알짜돌림힘(net torque)이 0이 아니면 그 기준점에 대한 회전운동의 각가속도는 0이 아니다.물체에 작용하는 알짜힘과 알짜돌림힘이 모두 0이어서, 질량중심의 병진운동 가속도와 질량중심을 기준으로 한 회전운동의 가속도가 0인 상태를 역학적 평형상태라고 말하며, 특별히 물체가 병진운동이나 회전운동을 전혀 하지 않게 되는 경우를 정적 평형상태라고 한다.[그림 1.1]에서 우주선 X와 Y가 벡터Fx, 벡터 Fy 만큼의 힘으로 소행성을 당기고 있다. 이 힘들은 소행성의 같은 지점을 당기고 있다. 힘을 벡터 량으로 표시할 때 화살표의 방향은 힘의 방향을, 화살표의 길이는 벡터의 양을 나타낸다. (힘의 양은 끄는 끈의 길이와 무관하다.)소행성에 작용하는 총 힘은 벡터 Fx와 벡터 Fy를 더함으로써 구할 수 있다. 벡터의 합은 평행사변형 법을 이용하여 구한다. 벡터 Fx와 벡터 Fy의 합 인 평행사변형의 대각선은 소행성에 작용하는 전체 힘의 방향과 크기를 표시하는벡터 Fr 이다. 벡터Fr은 벡터 Fx와 벡터 Fy의 합력이라 부른다. 이 소행성이 움직이지 않게 하기 위해서는 벡터 Fe가 필요 하다.벡터 Fe 는 벡터 Fr 과 크기는 같지만 방향은 반대다. 이번 실험에서는 평형 상태를 이용하여 둘 이상의 힘의 합력을 찾아보도록 한다.그림 1-2(a)와 같은 0A와 0B의 합을 구해보자. 이들의 벡터 합 또는 합력 R은그림 1-2(b)와 같이 두 벡터를 한 쌍의 변으로 하는 평행사변형을 그려서 두 벡터가 만나는 점으로부터 평행사변형의 대각선을 그림으로써 구한다. 이 대각선 벡터 R은 두 벡터의 합으로서 합력의 크기와 방향을 나타낸다.두 개 이상의 벡터들의 합력을 구할 때는 다각형 법을 이용하는데, 이것을 그림 1-2(c)에서 보여주고 있다. 처음에 벡터 A의 화살표 끝에서 벡터 B를 그린다. 그리고 B의 화살표 끝에서 다시 벡터 C를 그렸을 때 벡터 A의 시작점으로부터 벡터 B의 끝을 연결한 벡터 R은 벡터 A,B,C,의 합이 된다. 같은 방법으로 여러 벡터들의 합을 구할 수 있다.두 벡터의 합은 sine과 cosine의 삼각법칙을 이용하여 해석적으로 구할 수 있다. 그림 4와 같은 두 벡터 A,B를 생각하자. 이 그림에서 합력 R의 크기느 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.여기서 Θ는 벡터 A와 벡터 B의 사이각도이 때 각 Φ는가 된다. 힘 A,B와 또 하나의 힘 C가 평형을 이루기 위해서는 힘 A,B의 합력 R과 크기가 같고 방향이 반대인 힘 C를 작용시키면 된다.실험 기구- 디스크- 추와 추걸이 세트- 수준기- 클램프가 달린 도르래- 포스 링- 합성대실험 방법수준기를 사용해서 합성대가 수평이 되도록 조절나사를 사용해서 수평을 맞춘다.먼저 임의의 질량을 추걸이 1에 올려 놓고 나머지 추걸이 2,3에 적당한 추를 달고 각도를 조절하여 평형상태가 되도록 한다.평형이 이루어졌으면 이를 확인하기 위해서 중앙의 가락지를 흔들어도 다시 중앙에 정지되는지 확인하고, 추 A,B,C의 질량 ma,mb,mc와 각각의 각도 Θ1 Θ2 Θ3를 기록한다.같은 실험을 추의 질량을 바꾸어 가며 5회 실시한다.이상의 결과를 작도법과 해석법으로 구하여 실측치와 비교한다.참고문헌- 일반물리학 실험교재 편찬위원회, 일반물리학 실험 개정 6판, 국민대학교 출판부, 2020-네이버 지식백과, 물리학백과

공학/기술| 2021.07.27| 6페이지| 1,000원| 조회(301)

일반물리실험, 예비보고서, 힘의 평형 예비보고서

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