앤더슨 스토어

앤더슨

개인인증

팔로워0 팔로우

소개

등록된 소개글이 없습니다.

전문분야 등록된 전문분야가 없습니다.

판매자 정보

학교정보

입력된 정보가 없습니다.

직장정보

입력된 정보가 없습니다.

자격증

입력된 정보가 없습니다.

판매지수

판매중 자료수

29개
전체 판매량

284개
최근 3개월 판매량

7개
자료후기 점수

평균B
자료문의 응답률

-

전체자료 29개

판매자 표지

일반물리실험1 기압 변화에 따른 현상 예비보고서+결과보고서 (전남대)

[일반물리실험1 결과보고서]실험9. 기압에 따른 현상학번:학과:이름:[배경]우리는 공기 분자들로 빽빽한 공간 안에 살며, 이 공기 분자들이 가하는 엄청난 압력 속에서 살고 있지만 그 존재를 잊고 산다. 만일 기압이 바뀌면 어떤 일들이 일어날까? 높은 산에서 밥을 하면 쌀이 설익는다는데 그 이유는 무엇일까? 이 실험에서는 기압을 낮추거나 높일 때 일어나는 현상을 관찰함으로써 기압의 역할을 이해하고자 한다.[준비물]주사기형 공기 펌프, 압력 용기(압력계와 온도계 포함), 풍선, 초코파이, 비이커, 전기 주전자 (3조당 1개)주의사항: 압력 용기의 뚜껑을 바닥에 내려놓을 때, 온도계의 탐침이 휘거나 부러지지 않도록 주의한다.[이론]기압이 달라질 때 물체의 형태나 물의 끓는 점이 어떻게 변하며 그 이유는 무엇인지 정리해온다.압력이 높으면 입자들이 떨어지기 힘들어 끓는점이 높아지고, 반대로 압력이 낮으면 입자들이떨어지기 쉬워져서 끓는점도 낮아지게 된다. 액체가 끓기 위해서는 액체의 증기압과 외부압력(대기압)이 같아야 한다. 바꿔 말하면 액체의 증기압과 외압이 같으면 액체는 끓게 된다.물을 가열하면, 물의 운동에너지가 증가하고, 물 밖으로 뛰쳐나가는 분자의 수가 물 안으로 들어오는 분자보다 점점 더 많아져 물이 나타내는 증기압이 상승하게 된다. 이렇게 증기압이 상승하다가 대기압에 이르게 되면 물은 끓게 되며 기화하여 수증기로 변하게 된다.또한 외압을 낮추면, 더 낮은 온도에서 물의 증기압이 외압에 도달하게 되므로, 더 낮은 온도에서 끓게 된다.기압이 증가하게 되면 물체는 찌그러지게 되고, 기압이 감소하면 물체는 팽창하게 된다. 기압이 증가할수록 대기가 단위면적을 수직으로 누르는 힘이 증가하기 때문이다.[결과]1. 실험 기구의 이해(1) 소형 공기 펌프: 주사기의 피스톤을 움직여보며 공기의 이동 방향이 어느 쪽인지 확인한다.(2) 실험 목적에 맞게 공기 펌프의 한쪽 관을 감압/가압 소켓에 연결한다. (소켓에서 관을 뺄 때는 소켓에 붙어있는 원판을 아래로 누르면서 관을 당기면 쉽게 빠진다.)(3) 윗면 밸브와 뒷면 밸브는 모두 닫아놓는다. 아래 내용을 참조하여 용기의 뚜껑을 닫는다. (용기의 벽은 이중 벽으로 되어 있고, 이중 벽 사이는 진공으로 되어 있다. 이는 용기 내부와 외부 간의 열의 이동을 차단하기 위한 것이다. 그러나 용기의 윗면이나 바닥 면은 이런 구조를 갖지 않는다.)- 진공 용기의 뚜껑을 닫는 방법: 조임 나사를 어느 한 쪽만 세게 조일 경우 뚜껑이 기울어져 공기가 새기 쉽다. 조임 나사를 골고루 조이기 위해 먼저 대각선 방향의 두 개의 나사를 약한 힘으로 조인 후, 점차 강하게 조이도록 한다. 그 후 나머지 대각선 방향의 두 개의 나사를 비슷한 힘으로 조인다. 지나치게 조이면 파손의 우려가 있다.(4) 압력을 높이거나 낮추면서 기압의 변화를 읽어보라.압력이 대기압보다 높아지면 가압계가 작동하며, 대기압보다 낮아지면 감압계가 작동한다. 가압계는 1기압을 기준으로 얼마나 더 높은지, 감압계는 1기압을 기준으로 얼마나 더 낮은지를 표시해준다. (1 기압 = 0.1 MPa(105 파스칼))용기 파손의 위험이 있으므로 감압시에는 0.2 기압 이하로 내리지 않도록 하고, 가압시에는 2기압 이상으로 올리지 않도록 한다.(5) 다시 대기압으로 돌아가려면 윗면 밸브를 열면 된다.2. 기압에 의한 물체의 변형(1) 기압에 따른 변화를 보고 싶은 물체들(풍선, 초코파이 등)을 선택하여 용기 내부에 넣고 뚜껑을 닫는다. 펌프를 사용하여 내부의 압력을 높이거나 낮출 수 있다.(2) 기압의 변화에 따른 물체들의 변화를 관찰하고 적어보라. 이를 공기분자의 운동으로 설명해보라.기압변화가 없는 상태감압상태가압상태초코파이의 크기는 감압하였을 때 가장 크고, 가압하였을 때 가장 작았다. 기체 분자들의 운동에 의해 초코파이의 크기가 변한다는 사실을 알 수 있다. 대기압의 용기에 압력을 감압하면 용기 내부의 공기 분자들은 압력이 낮아져 운동이 줄어들게 된다. 따라서 초코파이 외부의 공기분자의 운동이 내부보다 줄어들어 표면에 가해지는 힘이 작아져 초코파이가 부푼다. 가압하였을 때는 이와 반대로 나타난다.(3) 선택 활동: 용기 내부에 소리나는 물체를 넣어두고 바깥에서 소리를 들어보라. 압력이 바뀌면 소리가 어떻게 달라지는가? 그 이유는 무엇일까?감압가압가압 시에는 소리가 기압 변화가 없는 상태에 비해 미약하게 더 선명하였으며, 감압 시에는 소리가 약간 감소하였다.이는 소리를 전달하는 매질인 공기분자의 개수가 변하여 휴대폰의 소리가 달라진 것으로 보인다.3. 압력에 따른 온도 변화(1) 정해진 양의 공기를 주사기 등으로 팽창시킬 때 공기의 온도는 어떻게 변할까? 또 압축시킬 때는 온도가 어떻게 변하겠는가?(2) 내부 물체를 모두 제거한 후, 내부 압력에 따라 내부 기체의 온도가 어떻게 변하는지 관찰하고 기록해보라. (실험을 너무 빠르게 진행하면 온도계가 기체의 온도를 정확히 읽을 수 없고, 실험을 너무 늦게 진행하면 용기 내부와 바깥의 열 교환에 의해 온도 변화가 감소할 수 있다.)감압시 온도 변화0.01MPa0.02MPa0.03MPa0.04MPa압력[MPa]온도[°C]033.70.0133.40.0233.10.0332.60.0432.0-감소하는 압력에 따른 온도 변화를 나타낸 표가압시 온도 변화0.01MPa0.02MPa0.03MPa0.04MPa-증가하는 압력에 따른 온도 변화를 나타낸 표압력[MPa]온도[°C]033.40.0133.70.0234.30.0334.60.0435.0(3) 압력과 온도와의 상관관계를 그래프로 그려보라. (측정 직후 그래프를 손으로라도 대략 그려보는 것이 좋다.)-감압시 기압에 따른 온도변화를 나타낸 그래프 -가압시 기압에 따른 온도변화를 나타낸 그래프4. 압력에 따른 끓는점의 변화(1) 물이 액체에서 기체 상태로 변하는 온도(끓는점)는 섭씨 100도라고 알려져 있다. 그러나 물의 상평형 곡선을 보면 끓는점이 외부 압력에 따라 달라짐을 볼 수 있다. 이 그래프에 의하면 압력이 낮아질수록 끓는점은 올라가는가, 아니면 내려가는가? 그 이유를 설명해보라.압력이 낮아질수록 끓는점도 낮아진다. 외부 압력이 낮을수록 분자들의 운동이 빨라지므로 상대적으로 열에너지를 더 적게 필요로 한다. 따라서 끓기 쉬워지게 되므로 끓는점이 내려가게 된다.(2) 위의 그래프(증기압력곡선)에 의하면 100도에 못 미치는, 약간 식어버린 물이라도 압력만 바꿔준다면 다시 끓게 만들 수 있다! 전기 주전자로 데운 뜨거운 물을 용기 안에 넣은 후 압력을 낮추어 물이 끓게 만들어보라.감압 전감압 후0.07MPa로 감압하니 물이 다시 끓기 시작하였다.(3) 이 실험장치를 사용하면 기압과 물의 온도를 동시에 잴 수 있으므로, 증기압력곡선의 일부를 직접 측정해볼 수도 있을 것이다. 시도해보라.물의 온도를 잴 수 없어 소캣의 내부 온도를 통해 유추하였다.0.7 기압에서 끓는 점 90[°C]를 기준으로 실험을 진행하였다.압력[MPa]온도[°C]0.0575.80.06770.0790기압이 낮아질수록 온도도 함께 낮아짐을 알 수 있다.* 높은 산에 올라가 기압이 0.8 기압이 되었다고 가정하자. 그럼 물은 몇 도에서 끓게 되겠는가? 아무리 가열을 해도 물을 끓는 점 이상으로 올릴 수 없으므로 쌀이 설익게 된다.약 94도에서 물은 끓게 된다.5. 고찰소캣 내부 온도 측정 시 내부와 외부 열교환으로 완전한 비례 개형을 얻지 못하였다. 실제로는 이상기체가 아니기 때문에 완전한 비례 개형이 아닐 것으로 추측된다. 실험 시 감압기 내부와 외부의 열교환을 차단하는 단열장치를 설치하면 개선 가능할 것으로 보인다.또한 물의 온도를 측정할 수 없어 정확한 기압에 따른 물의 온도를 측정하지 못하였다. 소캣 내부 온도를 측정하여 개략값을 얻었지만, 내부와 외부의 열교환으로 오차가 발생한 것으로 보인다.

공학/기술| 2023.04.09| 10페이지| 1,500원| 조회(236)

결과보고서, 일반물리실험, 예비보고서, 일반물리실험1, 일물실, 일물실1, 기압 변..

미리보기

닫기
판매자 표지

일반물리실험1 정지파 실험 예비보고서+결과보고서 (전남대)

[일반물리실험1 결과보고서]실험8. 정상파 실험학번:학과:이름:[목적]일정한 길이(크기)를 갖는 물체에서 정상파를 만들어보고 그 특징을 조사한다.[준비물]정상파 실험 set(진동기, 스탠드, 줄, 줄자, 원형 철사고리 등), 스마트 폰 등주의사항: 진동기는 일반 스피커와 같은 구조로 되어 있으며, 따라서 떨림판이 쉽게 찢어진다. 진동기 위에 바나나 잭을 꽂거나 분리할 때 떨림판에 힘이 가해지지 않도록 반드시 한 쪽 손으로 밑부분을 고정한 상태에서 작업한다. 실험 중 찢어지면 감점 처리된다.[이론](1) 핵심물리 13.7을 참조하여 공명 현상에 대해 설명해본다.진동계가 그 고유진동수와 같은 진동수를 가진 외력을 주기적으로 받아 진폭이 뚜렷하게 증가하는 현상을 가리킨다. 공명 현상은 물체가 가지고 있는 고유 진동수, 즉 감쇠되지 않은 계의 자연 진동수와 강제 진동수가 같아질 때 발생한다. 감쇠력이 약할수록 자연 진동수 근처에서 공명 곡선이 뾰족하게 나타나며 따라서 저감쇠 진동에서 상대적으로 작은 강제력으로도 진폭을 크게 만들 수 있다.모든 물체는 자신만의 고유 진동수를 가지고 있다. 그리고 자신의 진동수와 똑같은 진동수를 지닌 음파가 와서 부딪치면 그 물체는 같은 진동수로 진동을 시작한다. 음파가 계속해서 물체에 부딪치면 그 진동은 점점 크게 일어난다. 실제 계와 미시 세계에서도 공명은 중요하며 공명을 제한하거나 이용하여 일상생활에 적용하고 있다..(2) 핵심물리 14.7 를 참조하여 정해진 길이의 줄의 진동에 있어서 진동 모드가 어떻게 형성되며, 진동수를 결정하는 것이 무엇인지 이해하고 정리해온다.양쪽 끝이 고정된 줄을 진동시키면 줄을 따라 진동수와 진폭이 같은 두 파동이 양 끝에서 반사되어 서로 반대방향으로 진행하게 된다. 이러한 파동은 일반적인 간섭법칙에 따라 결합하는데 어떤 조건(공명) 하에서는 정상진동의 형태인 정상파가 생긴다.팽팽한 줄의 양 끝이 고정되어 있는 경우 양 끝에서 진폭이 0이므로 특정한 파동만이 줄 위에 생긴다. 파동 중첩 함수에 따라 줄의 길이 (m:자연수) 라는 것을 알 수 있다. 따라서 줄에는띄엄띄엄한 파장만이 허용된다. 파동의 속력은 일정하고, 이다. 그러므로 이 식에 의해 진동수 또한 띄엄띄엄한 것만 허용된다. 이때 가장 긴 파장에 대응하는 가장 낮은 진동수를 기본진동수라고 한다. 그리고 위의 식에서 진동수를 결정하는 것은 파동 속력과 파장이라는 것을 알수 있다.[결과]1. 공기의 진동(소리)(1) 진동기의 앞면 단자에 스피커를 연결한다. 전원을 ON하고 주파수와 진폭을 조절하면 그에 해당하는 전기 신호가 스피커에 입력되어 소리가 들린다. (주의사항: 진폭 수치가 낮아도 충분히 실험이 가능하니 함부로 2 이상으로 높이지 않도록 한다.)(빨간 손잡이를 돌리면 주파수 수치의 자릿수(× 1 Hz, × 10 Hz, × 100 Hz)가 바뀌게 된다. 첫 번째 숫자는 × 0 Hz가 아니라 × 1 Hz이 맞다.)(2) 주파수와 진폭을 바꾸면 소리가 어떻게 달라지는지 확인해보라. 당신이 들을 수 있는 주파수 영역은 몇 Hz부터 몇 Hz까지인가?주파수를 크게 했을 때 음의 높이가 높아졌고, 진폭이 클수록 소리의 크기가 커졌다.들을 수 있는 주파수 영역은 16Hz~20kHz 까지(가청주파수)였다.2. 고리에서의 정상파(1) 아래 그림과 같이 진동기에 원형철사고리를 장착한다.(2) 주파수를 바꾸어가면서 언제 원형고리에 정상파가 형성되는지 관찰한다. 정상파가 나타났을 때의 진동 주파수(이를 철사고리의 고유주파수라고 부른다)를 기록하고 진동하는 모습을 사진으로 찍는다.(3) 가장 낮은 주파수로부터 시작해서 4개의 고유 주파수를 찾아보라. 이들의 진동형태에는 어떤 특징이 있는가?10Hz, 12Hz, 16Hz, 18Hz, 40Hz, 50Hz 에서 정상파가 관찰되었다.처음에는 원이 진동하는 듯한 형태였지만 주파수가 높아질수록 옆으로 긴 타원형으로 바뀌는 형식으로 진동했다3. 줄의 정상파 관찰하기(1) 줄의 한쪽 끝을 진동기의 바나나 잭에 고정하고 줄의 다른 쪽에는 추를 매단 후 도르래에 걸쳐둔다.(2) 진동기에 특정 주파수의 사인파를 보내어 진동을 일으킨다. (낮은 주파수의 진동에서 출발해보라.) 특히 낮은 주파수에서 진동의 세기를 너무 크게 하지 않도록 조심한다.(3) 주파수를 변화시켜보면서, 줄의 진동폭이 커질 때(정상파가 형성되었을 때)의 주파수를 기록하고, 진동모습을 사진으로 찍는다. 몇 가지의 정상파를 관찰할 수 있는가?다섯가지의 정상파를 관찰할 수 있었다. 정상파 차수에 맞춰 관찰하려 했으나 육안으로는 관찰하기 힘들기 때문에 관찰할 수 있는 범위 내에서 관찰하여 실험을 진행하였다.(4) (3)에서 관찰한 정상파의 파장을 측정하여 아래 표에 기록하라. 차수에 따른 진동수와 파장의 규칙을 찾아보라.정상파 차수진동수(f)[Hz]파장([m]파동의 속력(v)[m/s]#126126#2600.6740.2#31000.550#41200.448#51300.3342.9길이, L= (1m ) 장력, F=(0.98N )(5) 파장과 진동수로부터 파동의 속력을 구해보라. 파동의 속력은 주파수에 따라 달라지는가? 아니면 일정한가?파동의 속력을 구하는 식은 이다. 평균은 41.42m/s로 나타났으며 정상파차수 #1에서 오차가 있지만 대체로 40~50m/s로 관찰할 수 있었다. 주파수가 커짐에 따라 파장은 반비례하여 작아지기 때문에 파동의 속력은 일정하여야 한다.4. 줄의 길이와 장력에 따른 변화(1) 줄의 길이나 장력(추의 질량을 바꾼다)을 바꿔보면서 고유 진동수를 다시 찾아보라.#117117#2280.6718.76#3500.525#4800.432#51000.3333길이, L= (1m ) 장력, F=(0.392N) 추, m=(40g)길이, L= (0.8m ) 장력, F=(0.98N ) 추, m=(100g)정상파 차수진동수(f)[Hz]파장([m]파동의 속력(v)[m/s]#1400.832#2800.5342.4#31200.448#41300.3241.6#51400.2737.8정상파 차수진동수(f)[Hz]파장([m]파동의 속력(v)[m/s]#1170.813.6#2350.5318.55#3600.424#4800.3225.6#51200.2732.4길이, L= (0.8m ) 장력, F=(0.392N ) 추, m=(40g)(2) 줄의 길이와 장력의 변화는 파장과 파동의 속력에 어떤 영향을 미치는가? 이론을 통해 예측한 결과와 실험 결과를 비교해보라.줄에 걸린 파동의 속력은 이다. 이 식에 의해 동일한 줄에서 장력(F)가 커지게 되면 파동의 속력도 빨라진다. 또한 실험을 통해 알아본 것처럼 줄의 길이는 파동의 속력에는 영향을 미치지 않는다. 장력이 0.98N일때는 약 40m/s, 0.392N일때는 약 23.5m/s로 유지되었다. 다만 줄의 길이가 줄어들었을 때, 예를 들어 장력은 0.392N로 일정하지만 줄의 길이가 1m에서 0.8m로 줄어들었을 때는 파장이 줄어들었다.이처럼 이론대로 줄의 길이와 파동의 속력과는 상관이 없고, 장력은 파장에는 영향을 미치지 않았지만 장력이 작아졌을 때 파동의 속력이 줄어들었음을 확인할 수 있다.5. 생각해보기(1) 현악기에서는 줄의 고유 진동수가 음의 높낮이를 결정한다. 거문고나, 바이올린, 기타에서 음 높이를 조절하기 위해 어떻게 장력이나 줄의 길이를 바꾸는지 말해보라.악기에 있는 줄을 누르게 되면 줄이 진동하는 길이를 바꿀 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 즉 줄을 짧게 잡으면 파장이 짧아지므로 높은 진동수를 갖게 되어 소리가 높아지게 된다. 반대로 길게 잡으면 파장이 길어지게 된다. 또한 줄을 팽팽하거나 느슨하게 조율하여 장력의 크기를 조절하는 효과를 얻을 수 있고, 음의 높이도 조절할 수 있다.(2) 실제 악기에서는 이번 실험처럼 모터를 특정 주파수로 구동하지 않고도 원하는 음을 발생시킨다. 어떻게 그것이 가능한가?현악기는 줄을 누르거나 팽팽 또는 느슨하게 조율함으로써 정지파 진동을 일으켜 원하는 음을 발생시킬 수 있다. 타악기는 2차원 표면에 정지파를 만들고, 마찬가지로 관악기는 공기관에 정지파를 만든다. 사람이 일정한 주파수를 주면 각 악기의 특성에 따라 원하는 음을 발생시킬 수 있다.

공학/기술| 2023.04.09| 10페이지| 1,500원| 조회(128)

결과보고서, 일반물리실험, 예비보고서, 일반물리실험1, 일물실, 일물실1, 정지파 ..

미리보기

닫기
판매자 표지

일반물리실험1 용수철 진동과 공진 예비보고서+결과보고서 (전남대)

[일반물리실험1 결과보고서]실험7. 용수철 진동과 공진학번:학과:이름:[이론]핵심물리 13.2 단순조화운동을 참조하여 다음을 이해한다.(1) 단순조화운동이란?복원력이 작용한 운동을 단순 조화 운동이라고 부른다. 변위에 비례하는 복원력은 다음과 같이 표기한다여기서 F는 계를 평형으로 복원하려는 힘을, -(음의부호)는 F가 변위의 반대 방향으로 작용하는 복원력임을 보여준다. K는 용수철 상소를 의미하고 x는 평형 위치로부터의 변위를 의미한다. 복원력은 물체가 평형 상태에서 벗어나는 방향과 반대 방향으로 작용하여 평형 상태를 복원 시키려고 한다. 많은 물리계에서 복원력은 어림잡아 변위에 비례한다. 즉 평형에서 두 배 멀리 벗어나면 복원력도 두 배가 된다.(2) 진동 주파수를 결정하는 요소는?진동수는 이다. w는 각 진동수라고 부르며 이므로 로 나타낼 수 있다. 따라서 진동수는 질량m과 용수철 상수 k에 따라 달라지므로 이것이 진동 주파수를 결정하는 요소라는 것을 알 수 있다.[결과]1. 용수철 상수 k 측정하기(1) 용수철의 한쪽 끝을 스탠드에 고정한다.(2) 질량이 다른 몇 개의 추를 용수철에 매달아 늘어난 길이를 측정하고 이로부터 용수철 상수 k를 구한다.20g30g40g50g그림 SEQ 그림 * ARABIC 1 20g30g40g50g그림 SEQ 그림 * ARABIC 2 F=ma=kx 를 이용하여 스프링 상수 K를 산출하면 다음과 같다.m[g]X(변위)[cm]K(스프링상수)2044.9306.34.67408.54.6125010.24.84.7255표 SEQ 표 * ARABIC 1 m[g]X(변위)[cm]K(스프링상수)201.810.89302.810.5403.610.89504.710.4310.6775표 SEQ 표 * ARABIC 2 (3) 이후 실험 중 용수철을 교체하게 될 때마다 같은 방법으로 k 값을 측정한다.20g30g40g50g그림 SEQ 그림 * ARABIC 3 100g200g그림 SEQ 그림 * ARABIC 4 m[g]X(변위)[cm]K(스프링상수)201.315.1302.114402.814503.51414.275표 SEQ 표 * ARABIC 3 m[g]X(변위)[cm]K(스프링상수)1004.123.92008.423.323.6표 SEQ 표 * ARABIC 4 2. 용수철 진동 중 에너지 변환(1) 용수철에 적당한 질량의 추를 걸고 평형상태에서 용수철을 조금 더 잡아당긴 뒤 그 위치(h1)를 측정한다. 이제 추를 놓으면 추가 상하로 진동할 것이다. 추가 최고점에 올라갔을 때의 위치(h2)를 측정한다.초기 위치최고점 위치최저점 위치추의 질량은 100[g]을 사용하고, 1-(2), (3)실험에서 스프링상수의 오차범위가 가장 작은 3N 용수철을 사용하여 실험을 진행하였다.초기 위치는 이였고,용수철을 잡아당긴 뒤 그 위치 추가 최고점에 올라갔을 때 위치 이였다.(2) 추가 운동하는 동안 최고점, 중앙점, 최저점에서 중력 위치 에너지와 탄성 위치에너지, 운동 에너지를 각각 구해보라. (중앙점에서의 운동 에너지는 측정이 불가능하므로 비워둔다.)에너지 종류최고점(h2)중앙점최저점(h1)중력 위치 에너지(Ug)0.19110.173950.1568탄성 위치 에너지(Ue)0.0015750.000043750.0028운동 에너지(K)0???0총에너지0.1926750.1596중력 위치 에너지 / 탄성 위치 에너지 / 운동 에너지 으로 산출(3) 총에너지가 보존된다는 가정 하에 중앙점에서의 운동 에너지를 추측하고, 그에 따른 물체의 속력을 추정해보라.중앙점에서 총 에너지를 최고점과 최저점의 총 에너지 평균값인 0.1761로 가정하면 운동에너지는 0.0021이다. 공식을 이용하여 중앙점에서 속도를 구하면 v=0.0207[m/s]이다.(4) 만일 총에너지가 보존이 안 된다면 어떤 이유이겠는가?용수철이 1차원 운동을 벗어나면서 에너지 손실이 발생했을 것이다. 또한 공기저항 등이 작용하여 총에너지를 계산하면서 오차가 발생하였기 때문에 보존되지 않는다.3. 고유 진동수(1) 위와 같은 진동에서 추의 진동 주기를 측정한다. 측정 방법은 각자가 고안한다. (1회 진동의 주기를 측정하면 오차가 크지만, 10회 진동하는데 걸리는 총시간을 측정하면 오차가 줄어든다.) 진동 주기(T)로부터 초당 진동 횟수인 진동수(f=1/T)를 구하라.스톱워치를 이용하여 10회 진동하는 시간을 측정하였다.1N용수철과 20g 추를 이용하여 측정하였더니 6.64초에 용수철의 추가 10회 진동하였다.따라서 주기 T=0.615이고 주파수는 주기의 역수이기 때문에 주파수 f=1.63[HZ] 이다.(2) 진동 폭이 클 때와 작을 때 진동수에 어떤 변화가 있는지 살펴본다.진동폭과 진동수는 관련이 없다.(3) 직관적으로 판단해보라. 질량이 커지면 진동이 빨리지겠는가 느려지겠는가? 또, 딱딱한 (k값이 큰) 용수철을 쓰면 어떻겠는가? 실제로 용수철과 추를 바꿔보며 진동 주파수에 어떤 변화가 있는지 그 관계를 조사해본다. (예비 보고서 내용을 참조할 것.)이므로 질량 m이 커지면 진동수는 작아지고, 딱딱한 용수철을 쓰게 되면 용수철 상수가 커지므로 진동수가 커진다. 실제 실험 결과도 마찬가지로 이러한 결과를 얻을 수 있었다.4. 강제 진동(1) 추를 매달되 진동이 없도록 추를 정지시킨다.(2) 스탠드의 위쪽(용수철이 고정된 부분)을 손가락으로 눌렀다 놓으면 용수철에 미세한 진동이 전해진다. 이 부분을 주기적으로 눌렀다 놓았다 하면서 추의 진동이 점점 더 심해지도록 만들어보라. 최대 진동폭은 얼마인가? (진동폭이 지나치게 커지지 않도록 주의하라.)실험3과 같이 1N용수철과 20g 추를 이용하여 측정하였더니 최대 진동 폭은 0.03[m]이었다.(3) 진동폭을 크게 하기 위해 손가락으로 가해준 진동의 주파수는 얼마인가? 아까 3번에서 구한 고유 진동수 값과 비교해보라.스톱워치를 이용하여 10회 진동하는 시간을 측정하였더니 6.15초에 용수철의 추가 10회 진동했다.따라서 주기 T=0.664이고 주파수는 주기의 역수이기 때문에 주파수 f=1.51[HZ] 이다.손가락으로 가해준 강제 진동이 용수철과 추에 완전히 전달되지 않아 고유주파수에 비해 작게 측정되었다.(4) 일부러 고유 진동수보다 큰 진동수, 혹은 작은 진동수로 힘을 주어보라. 진폭은 어떻게 되는가?고유주파수보다 크거나 작은 진동수로 힘을 주게 되면 공진현상이 생기지 않아 진폭이 작아진다.(5) 손으로 가하는 진동의 주파수에 따라 진폭이 달라지는 이유를 설명해보라. (어려운 용어를 사용하지 않고, 초등학생도 이해할 수 있도록 직관적인 설명을 해보라.)시계에 매달린 움직이는 추를 손으로 민다고 생각해보자. 움직이고 있는 추의 방향에 맞추어 밀어주면 더 높고 빠르게 움직일 수 있다. 즉 이처럼 손으로 가하는 세기가 커지면 크게 움직이게 되고 반대로 세기가 작아지면 작게 움직이게 된다.이렇게 어떤 물체의 고유 진동수가 같은 진동수로 외부 힘이 가해질 때 진동폭이 급격하게 커지는 현상을 공진이라고 한다. 그네를 밀어줄 때 그네의 고유 진동수로 주기적인 힘을 가하는 것도 공진을 이용하는 예이다. 또한, 지진파의 진동수가 건물의 고유 진동수와 같은 경우 건물에 큰 타격을 주게 된다.5. 고찰용수철에 손으로 힘을 가하다보니 정확한 값을 얻지 못 했던 것 같다. 이로 인해 고유 진동수와 강제 진동수가 같아지는 이론에 실험값에 오차가 생겨 아쉬웠다.

공학/기술| 2023.04.09| 8페이지| 1,500원| 조회(168)

결과보고서, 일반물리실험, 예비보고서, 일반물리실험1, 일물실, 일물실1, 용수철 ..

미리보기

닫기
판매자 표지

일반물리실험1 구슬 롤러코스터 예비보고서+결과보고서 (전남대)

[일반물리실험1 결과보고서]실험6. 구슬 롤러코스터학번:학과:이름:[목적]롤러코스터처럼 수직으로 한바퀴 회전하는 운동에 필요한 조건을 이해한다.[준비물]포토게이트 및 고정 집게 2개, 스탠드(높이 1 m 이상) 1개, 플라스틱 밑판 4개, 금속봉 10개(60 cm ×1, 39 cm ×3, 30 cm ×3, 20 cm 이하 ×3), 레일(2 m) 2개, 쇠구슬 2개, 스마트 폰, 줄자[이론]핵심물리 5.3장의 보기문제 5.7을 자기의 말로 풀어서 정리한다.5.7 캘리포니아 발렌시아에 있는 롤러코스터 ‘거대한 미국 롤러코스트’에는 반지름이 6.3m인 원형 트랙이 설치되어 있다. 롤러코스터 차가 원형 트랙의 꼭대기에서 떨어지지 않으려면 차의 속력은 최소 얼마이어야 하는가?롤러코스터에 작용하는 힘은 수직 항력과 중력이 있는데 궤도 꼭대기에서는 두개의 힘이 모두 아래방향을 향한다.따라서 가 되는데 원 운동에서 가속도의 크기는 이다.그럼 이라는 식을 얻을 수 있는데 롤러코스터 차가 원형 트랙의 꼭대기에서 떨어지지 않을 수 있는 최소 속력은 수직 항력이 꼭대기에서 최소일 때이다. 수직 항력이 없으면 차와 궤도는 더 이상 접촉하지 않는다. 즉 꼭대기에서 수직 항력이 없으므로 중력만으로 원형 궤도에 차가 머물러 있게 된다.따라서 n=0을 대입해 준 후 v에 대해 정리해주면 이라는 식을 얻을 수 있다.[결과]1. 내리막과 오르막(1) 레일을 조립해서 아래와 같은 내리막과 오르막으로 이루어진 롤러코스터를 만든다.레일을 고정하는 집게는 아래와 같은 방법으로 조립한다. (주의 사항: 집게를 금속 기둥에 고정할 때는 금속 기둥의 끝에서부터 끼운 후 원하는 위치로 이동하도록 한다)(2) 높이 h1에서 쇠구슬을 굴렸을 때 바닥에서의 속력(v)과 최종 높이 h2를 예측해보라.포토게이트를 통해 공이 구른 시간을 측정하고, 레일의 길이는 줄자를 이용하여 측정하여 얻은 길이와 시간으로 속력을 얻었다.- 구성한 롤러코스터에 마찰이 없다면 역학적에너지 보존의 법칙에 의해 높이 h1에서 공의 역학적 에너지와, 바닥에서 공의 역학적 에너지는 같다.- h1의 높이에서 공이 가진 역학적 에너지는 위치에너지만 존재함으로- 바닥에서 공이 가진 역학적 에너지는 운동에너지만 존재함으로- 따라서 역학적에너지 보존에 의해 이 되고, 이 식을 v에 대해 정리하면 이다.(3) 바닥에서의 속력을 photo-gate를 사용하여 측정하라. 몇가지 서로 다른 높이에서 구슬을 굴려보고, 아래 예와 같이 측정값과 이론적인 예측값을 모두 그래프로 그려서 비교해보라.공의 높이마다의 속도를 측정한 표높이 h [m]공의 속도 v [m/s]측정 값 평균[m/s]이론값오차율 [%]0.3351.751.781.821.7832.5630.350.251.581.521.581.562.21429.540.21.211.181.241.211.9838.9높이에 대한 공의 속력 이론값 그래프높이에 대한 공의 속력 측정값 그래프이론 값과 측정 값 모두 높이가 증가함에 따라 바닥에서의 속력이 높아지는 것을 알 수 있다.높이에 따라 공의 속력이 증가하는 이유는 속도는 로 높이 h의 함수이기 때문이다.(4) 실험값과 이론값이 차이가 나는 원인을 설명해보라. (생각 없이 습관적으로 ‘마찰 때문’이라고 말하지 말라.) 쇠구슬의 위치에너지가 운동에너지로 모두 변환되지 않았다면 그 나머지 에너지는 어디로 간 것일까?이론 값과 측정 값 사이에는 30~40%의 오차가 존재하였는데 그 이유는 이론 값 가 롤러코스터에 마찰이 없다고 가정하고 구한 값이기 때문이다이상적인 경우 처음 공이 가진 위치에너지가 바닥에서 전부 운동에너지로 바뀌지만 실제로는 마찰로 인해 발생하는 열 에너지, 소리에너지, 공기저항 등의 여러 요인으로 인해 위치에너지가 전부 운동에너지로 바뀌지 않는다.선택문제: 마찰 외에도, 쇠구슬이 굴러가면서 레일을 위아래로 진동시킨다면 이것 역시 에너지 손실의 원인이 된다. 쇠구슬의 운동에너지가 레일의 진동으로 빠져나가지 않도록 하려면 어떻게 하는게 좋겠는가?레일을 최대한 단단히 고정시키거나 두께를 두껍게 하여 진동을 최소화한다. 아니면 레일을 고정하는 바닥의 성분을 고무 같은 부드러운 것으로 바꿔주어 진동을 줄일 수 있도록 한다.2. 360도 회전(1) 아래 그림과 같이 360도 회전 코스를 만든다.반지름 5[cm] 초기 높이 28[cm](2) 레일을 이탈하지 않고 무사히 통과하기 위해서는 초기 높이 h가 얼마이어야 하는지 실험적으로 찾아보라.구슬이 레일을 이탈하지 않고 무사히 통과하기 위해서는 원형 레일의 맨 윗부분에서 공이 떨어지지 않아야 한다.공이 레일의 맨 윗부분에 있을 때, 공에 작용하는 힘은 아래방향으로 수직 항력과 중력이 있다.공이 레일을 이탈하지 않는 최소 높이를 알기 위해 수직 항력을 0이라고 하면 아래와 같다.따라서 공이 원운동을 하기 위한 최소한의 속력은 이다.공기저항과 모든 마찰을 무시하였을 때 위치에너지와 운동에너지의 합은 역학적 에너지 보존의 법칙에 의해 그 값이 항상 같다따라서 처음의 공의 위치에너지와 롤러코스터 원의 꼭대기에서 역학적에너지는 같다.위 식에 를 대입하면 아래와 같다.따라서 구슬이 레일을 이탈하지 않고 무사히 통과하기 위한 최소 높이 h는 아래와 같다.(3) (2)의 초기 높이 h를 이론으로 구해보고 실험 결과와 비교해보라. (구슬의 회전 운동에너지까지 고려해서 식을 세울 수 있다면 더 훌륭하다.)구슬이 가진 회전 관성을 고려하여 위의 식을 수정하면구의 내부가 꽉 차 있다면 회전 관성은 이다.각속도위에서 얻을 식을 대입하고 속도에 를 대입하면 아래와 같다.따라서 레일을 이탈하지 않고 공이 원운동을 하기 위한 최소 높이 h는 아래와 같다.실제 실험 시 높이 28[cm]에서 반지름 5[cm]의 원형 레일을 이탈 없이 통과했다.따라서 위의 이론적 높이 이상이 되었을 때 안정적으로 공이 원운동을 함을 알 수 있다.(4) (직접 만들 필요는 없다.) 아래와 같은 형태의 레일이 있다고 상상해보자. h’ 높이는 (1)의 경우와 같고, 다만 고리의 반지름(R)만 작다. 두 가지 경우 중 어느 쪽이 완주가 더 쉽겠는가? 그렇게 생각한 이유는 무엇인가?위의 식에서 알 수 있듯이 각속도는 반지름에 반비례한다.이 문제의 경우가 반지름이 더 작으므로 (1)의 경우보다 각속도는 더 크다. 의 높이는 같으므로 이 문제의 경우가 완주가 훨씬 쉽다.

공학/기술| 2023.04.09| 9페이지| 1,500원| 조회(202)

결과보고서, 일반물리실험, 예비보고서, 일반물리실험1, 일물실, 일물실1, 구슬 롤..

미리보기

닫기
판매자 표지

일반물리실험1 원심력 예비보고서+결과보고서 (전남대)

[일반물리실험1 결과보고서]실험5. 원심력학번:학과:이름:[목적]원심력이 생기는 이유와 원심력의 크기를 결정하는 요소를 이해한다.[준비물]관성실험 set(회전원판, 경사로, 쇠구슬 2종), 지우개 1개, 포토게이트 2개 1조, 디지털 타이머 1개주의사항: 회전속도의 조절은 천천히 해야 정확한 실험결과를 얻을 수 있다. 필요 이상의 빠른 회전은 사고를 유발할 수 있으니 삼가도록 한다.[이론]- 2초에 3바퀴 회전하는 물체의 각속도는 얼마인가?각속도의 공식은 이다. 3바퀴는 1080도 , 즉 6이므로 식에 대입해 주면이다.- 핵심물리학 3.6을 참조하여 원심력(또는 구심력)에 대한 부분을 이해하고 정리한다.원심력이란 Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3536931&ref=y" 구심력이 작용하여 가속 운동하는 물체에 구심력과 반대 방향으로 작용한다고 보는 가상적인 힘을 말하며, 구심력과 크기가 같다. 가속 운동하는 물체의 기준 틀이 비관성 기준틀이어서 뉴턴 운동 법칙에 따라 운동 현상을 기술하기 위해 도입된 개념이다.구심력이란 용어는 등속원운동의 경우 원의 중심을 향하는 힘처럼 제한된 의미로 주로 사용되고 있다. 등속원운동 하는 물체에 작용하는 힘이 여러 가지인 경우 그 합력이 구심력 역할을 하는 셈이다.예를 들어 지구상의 물체에 작용하는 지구 중력은 지구 중심을 향하므로 지구상의 물체에 대해 구심력인 셈이다. 돌멩이를 끈에 매달고 돌리면 끈을 잡고 있는 손은 돌멩이를 놓치지 않으려고 끈을 잡아당기게 된다. 또한 끈은 돌멩이를 손을 향해 잡아당겨 돌멩이가 직선운동을 하지 않고 궤도운동을 하게 한다. 이 때 끈이 돌멩이를 잡아당기는 힘은 구심력이라 할 수 있다. 한편 태양계의 행성 운동에서 태양을 초점으로 타원궤도를 따라 운동하는 행성에 작용하는 태양의 중력도 구심력에 해당한다.출처: [네이버 지식백과] [Centripetal force] (물리학백과)- 아래 그림과 같이 30도로 기울어진 원뿔 내부를 m=0.1 kg의 쇠구슬이 원뿔 내 높이 10 cm 지점에서 원운동을 하고 있다. 이때 쇠구슬의 속력과 회전 각속도를 각각 예측해보라.X축 방향으로 작용하는 힘:Y축 방향으로 작용하는 힘: 중력[결과]1. 회전속도 측정하기(1) 관성실험장치의 회전 방향을 설정한 후, 속도조절기를 천천히 돌려 일정한 회전속도를 얻는다. 이 회전속도를 정확하게 측정하는 방법을 고안해보라. 포토게이트와 디지털 타이머를 사용가능하다.위의 사진처럼 관성실험 set를 설치한 후 그 위에 포토게이트를 설치한다. 이때 포토게이트 센서가 인식할 수 있도록 테이프로 적당한 크기의 병뚜껑을 고정시킨 후, 한 바퀴 도는데에 걸리는 시간을 측정하였다..(2) 측정한 회전속도를 다음의 단위로 각각 나타내보라.약 0.95초에 한 바퀴 회전초당 회전수 : rev/sec = 약 1.05rev/sec (소수 셋째자리에서 반올림)각속도 : 약 2.10 rad/sec2. 직선 경사로와 원심력(1) 아래와 같이 직선 경사로 위에 쇠구슬 1개를 올려놓는다. 회전속도를 점점 크게 하면, 쇠구슬이 어떻게 움직일지 예측해보라. 쇠구슬이 경사면의 중간 부분에서 머무르도록 할 수 있을까?(2) 실제로 실험을 하여 위의 예측이 맞는지 확인해보라. 쇠구슬이 왜 이렇게 움직일 수 밖에 없는지 설명해보라.머무르지 않았다. 쇠구슬은 특정 각속도 이상이 되었을 때 바로 경사로의 끝까지 빠르게 이동하는 모습을 볼 수 있었다. 이는 최대정지마찰계수가 운동마찰계수보다 커 쇠구슬이 한 번 이동하면 그 다음부터는 쉽게 이동할 수 있기 때문에 원판의 끝까지 이동한 것으로 보인다.(3) 쇠구슬이 원의 바깥쪽으로 밀려나가기 시작하는 순간의 각속도를 측정하고 이론적인 예측과 맞는지 확인하라.측정 결과 한 바퀴에 약 0.48sec 이므로 약 4.17rad/sec (소수 셋째자리에서 반올림)이다. 공이 처음에 중심으로부터 거리가 약 2cm정도인 지점에 있다. 이고, 은 mv2/r이기 때문에 mv2/r 이다. 식을 정리하면 v2=grtan라는 식이 되고, 여기에 라는 공식을 사용하여 각속도를 구할 수 있다. 이때 직선 경사로의 경사는 13°이기 때문에 v=0.213이다. 따라서 이론값에 따른 각속도는 3.39 rad/sec 이므로 약 38%의 다소 높은 오차율이 있었다.(4) 쇠구슬이 원의 바깥쪽으로 밀려나간 상태에서 회전속도를 천천히 줄여가며 다시 원의 중심쪽으로 돌아오는 순간의 각속도를 측정하라. (3)에서 얻은 각속도와 차이가 나는 이유는 무엇인가?한 바퀴에 약 1.5sec이므로 약 1.33rad/sec 이다. (3)에서 얻은 각속도와 차이가 꽤 많이 나는 걸 알 수 있는데, 그 이유는 물체의 관성 때문이라고 생각해볼 수 있다. 또, 최대정지마찰계수가 이동마찰계수보다 높기 때문에 더 작은 힘으로도 쇠구슬이 바깥으로 밀려날 수 있게된 것도 이유로 들 수 있겠다.3. 곡선 경사로와 원심력(1) 아래와 같이 곡선 경사로 위에 쇠구슬 1개를 올려놓는다. 회전속도를 점점 크게 하면 쇠구슬이 어떻게 움직일지 예측해보라. 쇠구슬이 경사면의 중간 부분에서 머무르도록 할 수 있을까?직선 경사로 실험처럼 회전속도를 갈수록 크게 한다면 그만큼 원심력도 커지게 되고, 더 증가된 원심력에 의해 공도 점점 더 중심 바깥쪽으로 밀려나갈 것이다. 하지만 곡선 경사로는 직선 경사로와는 달리 매우 다양한 각도를 나타내기 때문에 각도마다 평형을 이루는 원심력이 다양하게 나타나고, 그에 따라 쇠구슬을 경사면의 중간 부분에 머무르게 할 수 있을 것이다.(2) 쇠구슬의 회전 반지름 R을 변화시켜가며 그 때마다 회전속도를 예측해보고, 실제 측정한 회전속도와 비교해보라.R(cm)쇠구슬이 위치한 곳의 경사각()쇠구슬이 각의 경사면에 머무르기 위해 필요한 원심력F(N)원심력(F)를 만들기 위한 회전속도실제 측정한 회전속도323°0.12 N11.78 rad/sec약 6.10 rad/sec529°0.16 N10.42 rad/sec약 7.57 rad/sec734°0.20 N9.72 rad/sec약 8.72 rad/sec938°0.23 N9.22 rad/sec약 9.51 rad/sec(3) 쇠구슬의 위치(R)로부터 원판의 회전속도 w를 예측할 수 있다면, 여러분은 아주 효과적인 회전속도 측정기를 갖고 있는 셈이다.4. 마찰력 측정하기(1) 회전 원판 위에 지우개를 올려놓고, 원판을 느리게 회전시킨다. 지우개가 원판 바깥으로 밀려가지 않는 이유는 무엇인가?지우개와 원판 사이에 원심력이 저항하는 마찰력이 존재하기 때문이다. 느리게 회전시키게 되면 원심력의 크기는 작아지고, 이 원심력은 지우개의 마찰력보다 작기 때문에 밀려가지 않는다.(2) 원판의 회전속도를 점점 크게 하면, 지우개는 어떻게 되는가? 이 실험으로부터 지우개와 원판 사이의 마찰계수를 구해보라. 단, 원판의 회전속도를 측정하기 위해서 앞의 포토게이트/디지털 타이머를 사용하지 말고, 곡면 경사로에 놓인 쇠구슬의 위치로부터 회전속도를 구하도록 하자.지우개를 중심으로부터 6cm떨어진 곳에 두고 점점 회전속도를 증가시켜 보았더니 쇠구슬이 중심으로부터 10cm 떨어졌을 때의 회전속도에서 지우개가 원판 바깥으로 밀려나갔다. 지우개가 바깥으로 밀려나간 시점으로 원판의 최대 정지마찰계수를 구해보면 u(최대정지 마찰계수) X mg=이다. 따라서 umg=mv2/r 라는 식이 성립하는데, 이때 v2을 구하기 위해 쇠구슬을 이용해야한다. 곡선 경사로에서 중심에서 10cm 떨어진 곳의 경사각은 41°이므로, v2=grtan를 사용해서 v2=0.85(소수 셋째자리에서 반올림)을 구할 수 있으므로 u=0.87이다.(3) 선택 문제: 실험에 사용하는 지우개의 크기나 모양을 달리하면 마찰계수 측정값이 어떻게 달라질지 예상해보라.으로 마찰계수는 오직 물체의 재질에 의해서 결정된다. 물체의 무게와 크기에 상관없이 재질이 같다면 항상 일정하다.5. 실험 중 떠오른 의문들을 적어보고, 조원들과 함께 해결해보라.Q. 곡선 경사로와 직선 경사로에서 왜 구슬의 움직임이 다르게 나타나는가?A. 곡선에서는 직선에서와 달리 마찰력이 항상 변한다. 따라서 중력 방향으로 작용하는 마찰력이 더 커지게 되면 구슬이 정지하게 된다.

공학/기술| 2023.04.09| 9페이지| 1,500원| 조회(314)

결과보고서, 일반물리실험, 예비보고서, 힘의 평형, 일반물리실험1, 일물실, 일물실..

미리보기

닫기