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[일물실] 일반 물리학 실험 '축전기의 충전과 방전' 실험 결과 보고서

일반물리학실험 보고서축전기의 충전과 방전1.실험 목적- 축전기의 충전과 방전 과정을 관찰하여 축전기의 기능을 알아본다.2. 실험 원리(1)축전기의 충전 과정- 그림1(a)와 같은 축전기, 저항, 기전력 장치로 구성된 직렬 회로를 생각하자. 축전기가 초기에 충전되지 않았고 스위치가 열려 있으면 회로에는 전류가 흐르지 않는다. 시간 t=0일 때 스위치를 닫으면 전류가 회로에 흐르기 시작하여 축전기에 충전이 된다. 시간 t일 때 축전기에 충전된 전하가 q라면 이는 전류에 의한 것으로 전하의 시간 변화율은 전류와 같다.I=dq/dt (1)축전기의 전하는 축전기에TRIANGLE V=q/C의 전위차를 만든다. 축전기에 전하가 충전되어TRIANGLE V =V _{ 0}가 되면 회로에는 전류가 흐르지 않게 되며, 이때 충전된 전하량은Q= TRIANGLE VC=V _{ 0}C가 된다.시간에 따라 축전기에 충전된 전하량, 전위차, 회로에 흐르는 전류를 알아보기 위해 주어진 회로에 Kirchhoff 제2법칙을 적용하면 다음과 같이 된다.{ q} over { C}+IR=V _{ 0} (2)여기에 식(1)을 대입하면 다음과 같다.{ dq} over {q-V _{ 0}C }=- { 1} over { RC}dt (3)그림 1 (a) 축전기의 충전 (b) 축전기의 방전초기조건 즉 t=0일 때 축전기의 전하량이 q=0이라는 것을 적용하면 위 미분방정식의 해는 다음과 같다.q=V _{0} C(1-e ^{-t/RC}) (4)이때 최댓값의 63.2%까지 충전되는 데 걸리는 시간 t=RC를 시정수(time canstant)라고 부른다. 축전기에 걸리는 전위차는 다음과 같이 전하량과 비례하고 같은 시간의 함수로 나타낸다.TRIANGLE V=V _{ 0}(1-e ^{ -t/RC}) (5)회로에 흐르는 전류는 다음과 같이 시간에 따라 지수적으로 감소하고, 시정수는 초기 전류값에 대해 36.8% 감소하는 데 걸리는 시간이라는 것을 알 수 있다.I= { dq} over {dt }= { V _{ 0} } o량이 q=Q=V_{ 0}라는 것을 적용하면 위 미분방정식의 해는 다음과 같다.q=V _{ 0}Ce ^{ -t/RC} (9)TRIANGLE V=V _{ 0}e ^{ -t/RC} (10)I= { dq} over {dt }=- { V _{ 0} } over { R}e ^{ -t/RC} (11)전류량과 전류는 시간에 대해 지수적으로 감소하며, t=RC일 때는 초기값에 대해 63.2%로 감소하게 된다. 전류의(-)부호는 충전되는 경우와 반대로 전류가 흐르는 것을 나타낸다.3. 실험 기구 및 재료- 축전기(capacitor), 저항, 직류 전원 공급기, 멀티미터, 초시계4. 실험 방법?실험을 하기 전 부록의 멀티미터의 사용 유의 사항을 충분히 읽고 숙지하라.그림 2 실험 장치 구성도-충전과정① 표시된 축전기의 용량과 저항의 저항값을 기록하고, 그림 2와 같이 회로를 구성하라② 전원 공급기의 전원을 켜고 충전 과정이 일어나도록 스위치를 전환한다. 일정한 시간 간격으로 축전기 양단의 전압V_{ C}와 회로에 흐르는 전류 I를 측정하여 기록한다.? 몇 초 간격으로 측정할 것인지는 간단한 예비 실험을 미리 해 보고 결정하라-방전과정③ 방전 과정이 일어나도록 스위치를 전환한다.④ 일정한 시간 간격으로 축전기 양단의 전압과 회로에 흐르는 전류를 측정하여 기록한다.⑤ 축전기를 바꾸고 ①~④의 과정을 반복한다.⑥ 저항을 바꾸고 ①~④의 과정을 반복한다.⑦ 시간(t) 대 전압(V_{ C}), 시간(t) 대 전류(I)의 그래프를 그린다.⑧ 시간(t) 대 로그전압(lnV _{ C}), 시간(t) 대 로그전류(lnI)의 그래프를 그리고 기울기로부터 시정수를 구한다(충전 전압의 경우V_{ 0}로부터 측정값을 뺀 후 로그를 취하라. 또한 전압이나 전류가 음수일 경우 절댓값을 취한 후 로그를 취한다).5. 측정값실험 1- C=100mu F R=50kOMEGAV_{ 0}=5V C=100mu F일 때 측정값충전 과정방전 과정t(s)I(mA)V_{ C}(V)lnIln(V _{ 0}-V _{ C})t(s075-0.2014-0.0110.56-4.5101.49160.0154.24-4.200-0.2716-0.0080.43-4.8281.52180.0154.27-4.200-0.3118-0.0050.28-5.2981.55200.0144.30-4.269-0.3620-0.0040.25-5.5211.56220.0144.33-4.269-0.4022-0.0030.15-5.8091.58240.0134.35-4.343-0.4324-0.0020.12-6.2151.59260.0134.37-4.343-0.4626-0.0020.09-6.2151.59280.0134.39-4.343-0.4928-0.0010.07-6.9081.60300.0124.40-4.423-0.5130-0.0010.05-6.9081.60320.0124.42-4.423-0.5432-0.0010.04-6.9081.60340.0124.43-4.423-0.5634-0.0010.03-6.9081.60360.0114.45-4.510-0.6036-0.0010.02-6.9081.61380.0114.46-4.510-0.6238-0.0010.02-6.9081.61400.0114.47-4.510-0.6340-0.0010.02-6.9081.61420.0114.48-4.510-0.6542-0.0010.01-6.9081.61440.0114.49-4.510-0.67460.0104.50-4.605-0.69480.0104.51-4.605-0.71500.0104.51-4.605-0.71520.0104.52-4.605-0.73540.0104.53-4.605-0.76560.0104.54-4.605-0.78580.0104.54-4.605-0.78600.0094.55-4.711-0.80실험 2- C=330mu F R=100kOMEGAV_{ 0}=5V C=330mu F일 때 측정값충전 과정방전 과정t(s)I(mA)V_{ C}(V)lnIln(V _{ 0}-V _{ C})t(s)I(mA)V_{ C}(V)lnIln(V _{ 0}-V _{ C})000.011.610-042-3.0580.95160.0432.85-3.1470.7716-0.0422.16-3.1701.04180.0393.08-3.2440.6518-0.0381.93-3.2701.12200.0353.28-3.3520.5420-0.0341.73-3.3811.18220.0313.43-3.4740.4522-0.0311.54-3.4741.24240.0283.59-3.5760.3424-0.0271.38-3.6121.29260.0253.74-3.6890.2326-0.0241.26-3.7301.32280.0233.87-3.7720.1228-0.0221.13-3.8171.35300.0213.97-3.8630.0330-0.0201.01-3.9121.38320.0194.07-3.963-0.0732-0.0180.92-4.0171.41340.0174.17-4.075-0.1934-0.0160.83-4.1351.43360.0154.26-4.200-0.3036-0.0150.74-4.2001.45380.0144.32-4.269-0.3938-0.0130.68-4.3431.46400.0134.39-4.343-0.4940-0.0120.60-4.4231.48420.0114.45-4.510-0.6042-0.0110.54-4.5101.50440.0104.51-4.605-0.7144-0.0100.49-4.6051.51460.0094.55-4.711-0.8046-0.0090.44-4.7111.52480.0094.59-4.711-0.8948-0.0080.40-4.8281.53500.0084.64-4.828-1.0250-0.0070.36-4.9621.53520.0074.67-4.962-1.1152-0.0060.32-5.1161.54540.0064.70-5.116-1.2054-0.0060.29-5.1161.55560.0064.73-5.116-1.3156-0.0050.26-5.2981.56580.0054.75-5.298-1.39600.0054.78-5.298-1.516.실험 결과- C=100mu F일 때 충전과정그림 방전과정에서 시간-전류 그래프그림 16 방전과정에서 시간-전압 그래프그림 17 방전과정에서 시간-로그전류 그래프그림 18 방전과정에서 시간-로그전압 그래프7. 결과에 대한 논의- 실험 결과에서 실험1과 실험2의 충전과 방전 가정을 각각 시간-전류, 시간-전압, 시간-로그전류, 시간-로그전압을 그래프로 나타내었는데 큰 전기용량을 가진 회로일수록 충전,방전 과정에 거리는 시간은 길다는 점을 알 수 있었고 이것은 시정수(t=RC)가 커지면서 충전과 방전의 시간이 늘어난다고 생각했다. 일단 시정수(t=RC)를 구하는 방법을 보면TRIANGLE V=`Q/C이고 방전과정에서Q = V_0 C e^-t/RC이므로TRIANGLE V=V _{0} `e ^{-t/RC}로 바꿀 수 있으므로 이 식의 양변에 자연로그를 취해주면ln TRIANGLE V=lnV _{0`} -t/RC이다. 즉, 기울기가-1/RC인 t에 대한ln TRIANGLE V의 함수로 나타난다. 기울기는 Y절편 값의 영향을 받지 않으므로ln TRIANGLE V를 무시하고, 시간-로그전압 그래프의 기울기에 역수를 취해주면 측정값으로 시정수를 구할 수 있다. 이 방법으로 실험1의 방전과정의 시정수를 구해보면 방전과정에서 시간-로그전압의 추세선 기울기를 구해보면 0.0173이 나오는데 기울기의 역수는 57.803s가 나온다. 실험1의 참값을 알아내면 t=RC이므로 100mu FTIMES50k OMEGA=50s이고, 실험2의 방전과정에서 추세선의 기울기는 0.0286이고 이 기울기의 역수는 34.965s가 나오며 실험2의 참값을 보면 330mu FTIMES100k OMEGA=33s가 나온다. 상대오차를 구해보면 상대오차는{참값-측정값} over {참값} TIMES100%이므로 실험1에서의 상대오차는 15.6%의 상대오차가 발생했고, 실험2에서는 6.5%의 상대오차가 발생했다. 전류가 흐르게 되면 열이 발생하고 그렇게 되면 물체는 열팽창을 하게 된다. 또한 전류는 연결해놓은 저항에 의한 저항뿐만 아니라 전선을 이동하면서 약간.

공학/기술| 2020.11.05| 16페이지| 1,000원| 조회(234)

부산대, A, 일반물리학실험, 일물실, 축전기의 충전과 방전

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슐리렌을 이용한 충격파 가시화 실험 결과보고서

슐리렌을 이용한 충격파 가시화 실험결과보고서실험목적 :이 실험의 목적은 초음속의 바람에 의해 Wedge에 생기는 충격파의 형태를 슐리렌으로 가시화하여 관찰하는 것이다. Wedge의 각도가 10deg, 20deg, 30deg로 분류되고, 그에 따라 충격파의 형태도 더 넓어지며 분리 충격파(detached shock)에 가까워진다. 즉, 슐리렌을 이용하여 Wedge의 각도에 따른 충격파의 변화를 관찰하는 것이다.실험방법 :1) 노즐 면적비 측정 Ae/A*2) 각도별 Wedge airfoil test section 설치3) Schlieren 설치4) Valve pressure 점검 Pgauge = 3~4bar5) Regulator로 입구압 P0 조절6) Reservoir tank Por = 10bar7) 가스누설점검8) 영상기록장치 Setting9) 암전 후 영상녹화10) 귀마개 착용 후 Valve 열기11) 3초간 측정 후 Valve 잠그고 녹화종료실험내용 :실험에 앞서 풍동으로 Wedge에 바람을 쏘기 전에 질소 가스통에서 질소가 새지 않는 지 가스와 반응을 하는 액체가 담긴 스프레이를 뿌리며 안전 확인을 실시하였다. 가스가 샐 경우 초음속으로 가스를 분사하는 실험이기 때문에 첫째로 안전 면에서 위험할 수도 있고, 둘째로 예상하는 정도의 마하수에 풍동의 풍속이 가스의 샘으로 인해 도달하지 못할 수도 있고 풍속이 부정확해지기 때문이다. 그리고 그에 대한 확인의 방법으로 가스통의 맞은편에 있는 압력계를 확인하며 가스 누출을 다시 한 번 확인한다. 가스 누출이 없으면 실험을 실시한다.실험하기 전, 노즐의 최소 너비와 최대 너비를 측정한다. 조를 나누어서 각 조당 3회씩 최소 너비와 최대 너비를 직접 버니어캘리퍼스를 이용하여 측정하고, 평균을 구하는 방법을 사용하였다. 그 결과, 우리 조는 총11명 중 3명, 4명, 4명 중 3명인 조였고 측정은 내가 대표로 3회 측정하였다. 그 결과, 다음과 같은 결과가 나왔다.면적 측정값이 일정하지 않게 측정된 것은 내가 버니어캘리 앞서, 풍동에서 공기를 발사했을 때의 소리가 굉장히 크기 때문에 실험 조교를 포함하여 12명 모두가 귀마개를 착용하도록 지시받았다. 사람의 말소리가 들리지 않을 정도로 성능이 좋은 귀마개임에도 불구하고 실험 소리가 크게 들렸을 정도로 풍동의 소음은 굉장히 컸다. 귀마개를 착용하지 않았으면 청각에 무리가 갔을 것이 틀림없다. 그리고 풍동의 바람을 쏘이는 부분은 바닥에 청테이프를 붙여 표시를 해두어져 있었는데 풍동의 바람은 초음속으로 매우 강한 이유로 사람이 실험 중에 청테이프로 표시해둔 공간 안에 들어올 경우 최소한 중상을 입을 정도로 매우 위험하기 때문이라고 한다. 이러한 안전교육을 실시한 후, 첫 번째 10deg의 Wedge를 노즐에 끼우고 실험한 후 카메라로 녹화된 영상을 틀어 슐리렌으로 가시화된 Wedge의 충격파를 관찰하였다. 관찰 결과 Wedge의 날카로운 끝부분에서 경사 충격파(Oblique shock)가 생기는 것을 확인하였다. 그 후, 두 번째로 20deg의 Wedge로 실험을 실시하려고 10deg의 Wedge를 빼고 교체를 실시하고 난 후 실험 전 카메라의 초점을 확인하는데 초점이 맞지 않았다. Wedge 교체작업 중 누군가가 슐리렌의 장치 중 거울을 건드려서 슐리렌과 카메라의 초점을 맞추어 놓았던 것이 어긋나 버린 것이다. 그래서 한참동안 카메라의 초점을 맞추는 작업을 하였으나 원래 최적의 위치로 초점을 맞춘 것과는 차이가 생겨버렸다. 그리하여 첫 번째 실험과 그 후의 실험 간에 카메라에서의 위치, 즉 초점의 차이가 생겼으나 그 후 밝기나 선명도 등의 처리를 하여 첫 번째 실험과의 차이를 좁힐 수 있었다. 20deg와 30deg의 Wedge를 이용한 풍동 실험을 마지막으로 실험을 마쳤다.데이터 분석 :10deg Wedge슐리렌 장치를 이용하지 않은 원래의 Wedge 이다. 오른쪽 끝의 날카로운 부분에 바람을 쪼여 충격파를 형성하게 한다. 바람을 쐬기 전 슐리렌으로 가시화한 Wedge의 모습과 초음속의 바람을 쏘인 직후 충격파를 형성한 Wed. 그 뒤로의 경과이다. 바람의 세기가 약해지자 노즐에서도 생겼던 충격파가 사라졌다.바람의 세기가 약해지자 경사충격파가 분리충격파로 변하려 한다. 충격파의 형태가 점점 둥글게 변한다.시간이 더욱 경과해 풍동의 기압이 많이 낮아졌을 때에는 완전히 분리충격파가 형성되어 Wedge로부터 떨어진 위치에 각도가 거의 굽지 않은 형태의 분리충격파가 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다.시간이 지나 분리충격파는 Wedge에서 더 멀어진 곳에 위치하게 되었다.그리고 시간이 더 지나 초음속이 아닌 아음속의 풍속이 되었을 때에는 분리 충격파가 아예 사라지고 처음 풍속이 0일 때와 같은 모습을 보이고 있음을 확인하였다.20deg Wedge이 Wedge는 각도가 20으로 앞의 10deg Wedge보다 둔각이다. 이 Wedge에서 생기는 충격파를 전의 Wedge와 비교해보았다. 20deg는 10deg에 비해 충격파가 좀 더 두껍고 완만한 형태로 분리충격파에 좀 더 가까운 형태를 보이는 것을 확인할 수 있다.그 후로의 변화 과정이다.분리 충격파가 형성된다.분리 충격파가 점점 Wedge로 멀어지며 희미해져간다.풍동의 풍속이 떨어짐에 따라 분리 충격파도점점 옅어지다가 바람을 쏘이지 않은 처음 상태와 같은 모습을 보이며 충격파는 사라진다.30deg Wedge위 사진들은 왼쪽부터 10, 20, 30 deg의 Wedge들을 나열한 것이다. 한 눈에 봐도 각도의 차이를 확인할 수 있다. 이 Wedge들이 각각 초음속의 바람을 받았을 때의 차이를 보자.위 사진들은 각각의 Wedge가 초음속 바람을 받고 직후의 모습을 슐리렌으로 가시화 및 촬영한 사진이다. 10deg Wedge는 경사충격파를 완전 뿔모양으로 형성하는 반면 20deg와 30deg 는 충격파가 경사충격파이기는 하나 완만한 모습을 보인다. 아래 사진들은 그 뒤로의 30deg Wedge의 경과이다.충격파가 Wedge에서 분리되는 시점이다.풍속이 약해져 결국 충격파는 옅어지면서 멀어지다가 이내 사라진다.초음속 풍동을 시행할 때 압력계의 수치는인할 수 있다.충격파에 대해서 얘기를 해보겠다. 경사충격파가 발생하는 과정을 살펴보면 아래 그림에 나타나 있는 Wedge를 지나는 초음속 유동을 생각해 본다. Wedge에 아주 근접한 첫 번째 유선을 따라가 보면 Wedge를 지나면서 유선은 표면과 평행한 방향으로 꺾이게 될 것이다. 유선의 각이 꺾임각보다 작게 꺾이면 유선이 벽면을 뚫고 들어가게 될 것이고 꺾임각보다 크면 진공이 만들어질 것이기 때문이다. 그 다음 두 번째 유선은 첫 번째 유선과 평행할 것이다. 그렇지 않으면 유선이 꼬이기 때문이다. 즉, 모든 유선이 같은 각도로 꺾이게 되는 것이다. 이때, 앞서 살펴본 대로 경사충격파가 발생할 것인데, 각 유선이 꺾이는 각도가 같으므로 모든 유선에 대해서 경사충격파의 각도가 같아질 것이므로 경사충격파는 직선으로 나타나게 된다.그림1정상유동을 생각해 보겠다. 입구와 출구 쪽의 Control Volume을 경사충격파에 평행하도록 잡는다. 그리고 그림2와 같이 유동의 성분을 경사충격파와 평행한 성분과 수직인 성분으로 나누면 충격파에 수직인 성분만이 변화를 겪게 되고 충격파의 수직성분만을 고려하여 방정식을 세우면, 수직 충격파를 다룰 때와 같은 형태의 방정식이 유도된다.그림2 경사충격파의 기하학적 형상연속방정식:rho_1 u_1 `=` rho_2 u_2`운동량 방정식:rho_1 u_1^2 + p_1 `=`rho_2 u_1^2 + p_2 `에너지 방정식:h_1 + u_1^2 over 2 `=` h_2 + u_2^2 over 2 `따라서 속도의 수직성분만을 고려한 마하수M_n1 `=` u_1 over a_1 `=` {V_1 sin beta} over a_1 `=` M_1 sin beta로 충격파 전후의 관계식을 구할 수 있다.rho_2 over rho_1 `=` {(gamma+1)M_1^2 sin^2 beta}over {2+(gamma-1)M_1^2 sin^2 beta}p_2 over p_1 `=` 1 `+` 2gamma over gamma+1 left( M_1^2 st] left[ {2+(gamma-1)M_1^2 sin^2 beta} over {(gamma+1)M_1^2 sin^2 beta} right]`실제로는 이런 계산을 수행하지 않고 표를 찾아서 계산한다. 따라서 수직성분만 분리해서 생각하면 수직충격파와 같다.충격파 후의 마하수는 기하학적 관계로부터 다음과 같이 구할 수 있다.M_2 `=` M_n2 over {sin(beta-theta)}꺾임각과 파각 그리고 마하수간의 관계를 살펴보자.tan beta `=` u_1 over w_1tan (beta-theta) `=` u_2 over w_2이때w_1 `=` w_2`이므로, 기하학적 관계와 속도비의 관계를 살펴보면 다음과 같다.{tan(beta-theta)} over tanbeta `=`u_2 over u_1 `=`{2+(gamma-1)M_1^2 sin^2 beta} over {(gamma+1)M_1^2 sin^2 beta}이 식을 정리하면tantheta `=` 2 left[ {M_1^2 sin^2 beta -1} over {M_1^2 (gamma+cos2beta) + 2} right] cot beta`우리가 알고 싶은 것은beta`이다. 하지만, 이 식은beta`를 직접적으로 구할 수 있는 식이 아니다. 따라서 이 관계식을 표를 구성해서 사용한다. 우리는 표를 읽을 수만 있으면 된다.그림 2.3은 꺾임각과 파각과의 관계를 나타내고 있다.그림3beta-theta-M 관계이를 보면, 주어진 마하수에 대하여 직선 경사충격파가 존재하는 최대의 꺽임각이 존재한다는 것을 알 수 있다. 그러면 꺽임각과 마하수의 변화에 의하여 파각이 어떻게 변하는지를 살펴보자. 하나의 꺽임각에 대하여 두 개의 해가 존재한다는 것을 알 수 있다. 두 가지 파각이 동시에 존재하는 경우는 없으므로 현상적으로는 두 개의 파각 중에서 하나만이 존재하는데 이를 결정하는 조건은 충격파 이후의 조건에 따라 결정된다. 만약 충격파 하류의 압력이 충격파 직후의 압력에 비해 지나치게 높으면 유동은 감속하여 아음속이 될다.

공학/기술| 2020.11.05| 25페이지| 2,000원| 조회(509)

가시화, 충격파, 슐리렌

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[일물실] 일반 물리학 실험 '교류 회로' 실험 결과 보고서

교류 회로1. 실험 목적저항 및 축전기로 구성된 R-C 회로에서 교류 전압과 교류 전류를 측정하여 저항 R, 전기용량 C의 특성을 이해하고 직류 회로와의 차이점을 배운다.2. 실험 원리직류회로에서 전압과 전류는 시간에 따라 변화하지 않고 일정하지만 교류회로에서는 전압V와 전류I는 시간에 대한 함수이며, 다음과 같이 표현할 수 있다.v(t)=V`sin omega t(1)i(t)=I`sin( omega t+ psi ) (2)여기서V과I은 각각 전압과 전류의 진폭(최댓값)이며,omega 는2 pi /T또는2 pi f로 표시되는 각진동수이다.f는 진동수로서 Hz 또는s ^{-1}로 나타내며,psi 는 전압v에 대한 전류i의 위상차를 나타낸다.교류 기전력epsilon 를 저항R과 진기 용량이C인 축전기와의 직렬회로에 가하는 경우를 생각해 보자. 이 회로에서R,C 각각에 걸리는 전압v _{R},v _{C}는 다음과 같다.v _{R} =iR(3)v _{C} = {q} over {C} = {1} over {C} int _{} ^{} {} idt(4)임의의 사간에 회로의 각 요소에 걸리는 전압의 합은 다음과 같이 교류 기전력epsilon 와 같으며epsilon & =v _{R} +v _{C}#& =iR+ {1} over {C} int _{} ^{} {} idt (5)가 된다. 한편, 식i(t)=I`sin( omega t+ psi )를 식v _{R} ,v _{C} 에 대입하면v _{R} (t)=RI _{} sin( omega t- phi ) (6)v _{C} (t)=- {1} over {omega C} I _{} cos( omega t- phi )#````````````````````=- {1} over {omega C} I _{} sin( omega t- phi - {pi } over {2} ) (7)로 주어진다. 여기서v _{C}은v _{R}V _{R}에 대해- pi /2의 위상차가 나는 것을 알 수 있으며, 각 요소의 전압의 진폭을V _{R},V _{c}이라 하면 다음과 `RI(8)V _{c} =- {I} over {wC} (9)이로부터 회로에 걸리는 총 교류전압의 진폭은 다음과 같다.varepsilon _{m} = sqrt {V _{R} ^{2} +V _{C} ^{2}} (10)위의 식에서{I} over {wC} 을 용량성 리액턴스라 하며,X _{C}로 나타낸다. 즉,X _{C} = {1} over {wC} = {1} over {2 pi fC} (11)여기서 전기용량 C는 F(Farad)로 단위를 표시하며,X _{C}는 저항R과 같은OMEGA (ohm)의 단위를 갖는다. 위의 식으로부터 R-C 교류 회로에서 전압과 전류의 관계는 다음과 같다.varepsilon _{m} =I sqrt {R ^{2} + LEFT ( {1} over {omega C} RIGHT ) ^{2}}(12)여기서 임피던스 Z를 도입하여epsilon _{m} =IZ로 표현하면Z= {varepsilon _{m}} over {I}= {varepsilon _{ac}} over {I _{ac}}sqrt {R ^{2} + LEFT ( {1} over {omega C} RIGHT ) ^{2}} (13)가 된다. 그리고 위상 상수phi 는phi =tan ^{-1} LEFT ( {-V _{C}} over {V _{R`}} RIGHT )#`````=tan ^{-1} LEFT ( - {1} over {wRC} RIGHT ) (14)가 된다.3. 실험기구 및 재료멀티미터 2대, 함수 발생기, 오실로스코프, 직류 전원 장치, 저항(500OMEGA 이상), 축전기 (5mu F이하), 단자박스, 전선4. 실험 방법※ 각각의 회로를 구성하기 전에 전원 장치의 전압을 0V로 설정하라. 그리고 회로를 연결한 후 전압을 조정하라.※ 실험을 하기 전 부록의 멀티미터 사용 유의 사항을 충분히 읽고 숙지하라.[실험1]R회로① 함수 발생기를 사용하여 그림 교류-저항회로와 같이 회로를 연결한다.② 함수 발생기의 진동수를 100Hz에 고정시키고 인가 기전력varepsilon 를 0V부터 5V까지 1정한다.③ 전류와 기전력과의 관계 그래프를 그리고 기울기를 구한다.④ 인가 기전력을 5V 로 유지하고 진동수를 100Hz 로부터 500Hz까지 100Hz 간격으로 바꾸면서 전류를 측정한다.⑤ 진동수와 전류의 관계 그래프를 그리고 기울기를 구한다.[실험2]C회로① 함수 발생기를 사용하여 교류-축전기회로와 같이 회로를 연결한다.② 실험 1의 과정을 반복한다.[실험3]R-C회로① 함수 발생기를 사용하여 R-C회로를 연결한다.② 함수 발생기의 진동수를 100Hz에 고정시키고 인가 기전력varepsilon 를 0V부터 5V까지 1V 간격으로 바꾸면서 회로의 전류를 측정한다.③ 전류와 기전력과의 관계 그래프를 그리고 기울기를 구한다. 회로의 임피던스를 이론적으로 계산하고 구한 기울기와 비교한다.④ 인가 기전력을 5V로 유지하고 주파수를 100Hz부터 500Hz까지 100Hz 간격으로 바꾸면서 전류를 측정한다.⑤ 진동수와 전류 관계 그래프를 그린다.5. 측정값[실험1]R회로교류 실험varepsilon _{ac}(V)I _{ac} (mA)0010.9721.7232.4943.4154.20R=1200 OMEGA ±5%,f=100Hzf(Hz)I _{ac} (mA)1004.452004.343004.484004.495004.34R=1200 OMEGA ±5%varepsilon _{ac}=5V[실험2]C회로교류 실험varepsilon _{ac}(V)I _{ac} (mA)0011.5422.9734.5345.9757.43C=2.2mu F ,f=100Hzf(Hz)I _{ac} (mA)1007.4420014.6230021.7040028.0050033.90C=2.2mu F ,varepsilon _{ac}=5V[실험3]R-C회로교류실험R=1200 OMEGA ±5% ,C=2.2mu F,f=100Hzvarepsilon _{ac}I _{ac} (mA)0010.6921.4032.2242.8753.64Z= 1373.64OMEGA Z _{이론}= 1401OMEGAR=1200 OMEGA ±5%,C=2.2mu f(Hz)I _{ac} (mA)1003.642003.983004.054004.085004.096. 실험 결과[실험1]R회로교류 실험varepsilon _{ac}(V)I _{ac} (mA)I _{ac이론}(mA)00010.970.8321.721.6732.492.5043.413.3354.204.17R=1200 OMEGA ±5%,f=100Hzf(Hz)I _{ac} (mA)I _{ac이론}(mA)1004.454.172004.344.173004.484.174004.494.175004.344.17R=1200 OMEGA ±5%varepsilon _{ac}=5V그림 1 전류(측정값)와 기전력 그래프그림 2 전류(이론값)와 기전력 그래프그림 3 전류(측정값)와 진동수 그래프기울기(측정값): 0.8311 kOMEGA 기울기(이론값): 0.8337kOMEGA측정값의 변동이 심하다.그림 4 전류(이론값)와 진동수그래프기울기: 0[실험2]C회로교류 실험varepsilon _{ac}(V)I _{ac} (mA)I _{ac이론}(mA)00011.541.3822.972.7634.534.1545.975.5357.436.91C=2.2mu F ,f=100Hzf(Hz)I _{ac} (mA)I _{ac이론}(mA)1007.446.9120014.6213.8230021.7020.7340028.0027.6550033.9034.56C=2.2mu F ,varepsilon _{ac}=5V그림 5 전류(측정값)와 기전력 그래프그림 6 전류(이론값)와 기전력 그래프기울기(측정값): 1.4857k기울기(이론값): 1.3826k그림 7 전류(측정값)와 진동수 그래프그림 8 전류(이론값)와 진동수 그래프기울기(이론값):0.0691VF{I} over {f} =2 pi VC기울기(측정값):0.0663VF[실험3]R-C회로교류실험R=1200 OMEGA ±5% ,C=2.2mu F,f=100Hzvarepsilon _{ac}I _{ac} (mA)I _{ac이론}(mA)00010.690.8321.401.6532.222.4842.8.64OMEGA Z _{이론}= 1401OMEGA R=1200 OMEGA ±5%,C=2.2mu F,varepsilon _{ac}=5Vf(Hz)I _{ac} (mA)Z(OMEGA )Z _{이론}(OMEGA )I _{ac이론}(mA)1003.641373.6414013.572003.981256.2812533.993004.051234.5712264.084004.081225.4912144.125004.091222.4912114.13그림 9 전류(측정값)와 기전력 그래프기울기(측정값): 0.7303k그림 10 전류(이론값)와 기전력 그래프기울기(이론값): 0.8263k그림 11 전류(측정값)와 진동수 그래프기울기:0.001그림 12 전류(이론값)와 진동수 그래프기울기:0.00137. 결과에 대한 논의[실험1]에서 그래프의 기울기가 저항 R이었다. 교류실험일 때 측정값은 0.8311 kOMEGA , 이론값은 0.8337 kOMEGA 이었다. [실험2]에서 교류실험일 때 측정값은 1.4857 kOMEGA , 이론값은 1.3826 kOMEGA 이었다. [실험3]에서 기울기는 임피던스Z 이었다. 교류실험일 때 측정값은 0.7303 kOMEGA , 이론값은 0.8263 kOMEGA 이었다. 오차가 발생한 원인을 따지자면 가장 눈에 띄는 원인은 바로 기전력 공급에서의 문제라고 생각했다. 기전력을 1V를 공급해야하는데 정확하게 1V가 되지 않고 1.03V 와같이 약간의 차이를 발생했으며 공급하는 기전력이 자꾸 변화하여 실험이 정확하지 않았다.8. 결론이번 실험은 저항 및 축전기로 구성된 R-C 회로를 직접 구성하고 교류 전압과 교류 전류를 측정하여 저항 R, 전기용량 C의 특성을 이해하는 실험이었다. 이번 실험을 통하여 여러 가지를 배웠다. [실험1]에서 저항 R은 일정하며 진동수와 관계없다는 사실을 알았고, [실험2]에서 전기용량 C는 교류회로에서 용량 리액턴스로서 저항의 역할을 하여 전류가 흐르는 것을 방해함을 알 수 있었다.9. 참고문헌 및 출처일반물리학실험, 제5판 chapt문각

공학/기술| 2020.11.05| 14페이지| 1,000원| 조회(131)

부산대, A, 일반물리학실험, 교류 회로, 일물실

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[일물실] 일반 물리학 실험 '힘의 평형과 벡터 합성' 실험 결과 보고서 평가A좋아요

힘의 평형과 벡터 합성1. 실험 목적힘 합성대를 이용하여 한 점에 작용하는 여러 힘들의 평형 조건을 알아보고 힘 벡터의 분해와 합성을 이해한다.2. 실험 원리물체에 작용하는 외력의 합이 0이 되거나 회전력의 합이 0일 때 물체는 평형 상태에 있다고 한다. 물체의 평형을 논의할 때는 병진과 회전에 관한 평형을 동시에 고려하여야 한다. 따라서 일반적으로 물체의 평형 상태를 논의할 때는 다음과 같은 두 가지 조건을 만족하여야 한다.? 병진 평형은 임의의 점에 대한 회전력의 합이 0이 되어야 한다. 즉 다음 조건을 만족하여야 한다.sum _{i} ^{}{vec{F pile{#i}}}=0 (4.1)이 식은 물체의 속도가 일정(혹은 0)함을 의미한다.? 회전 평형은 임의의 점에 대한 회전력의 합이 0이 되어야 한다. 즉 다음 조건을 만족하여야 한다.sum _{i} ^{} {vec{T pile{#i}}}=0 (4.2)이 식은 각운동량이 일정(혹은 0)함을 의미한다.하지만 이 실험은 한 입자(절점)에 작용하는 세 힘의 평형을 생각하므로병진 평형 조건만 만족하면 된다.힘은 벡터량으로 크기와 방향을 함께 가지는 물리량이다. 따라서 힘의 평형 조건은 벡터의 분해와 합성으로 구할 수 있고, 벡터의 분해와 합성을 나타내는 방법으로는 도식법(또는 작도법)과 해석법이 있다.(1) 도식법에 의한 벡터 합성그림 4-1(a)에 주어진 두 힘{vec{F pile{#A}}} 와` {vec{F pile{#B}}}의 합을 구해 보자. 이들의 벡터 합 또는 합력{vec{F}}는 그림 4-1(b)와 같이 두 벡터를 한 쌍의 변으로 하는 평행사변형을 그려서 두 벡터가 만나는 점으로부터 평행사변형의 대각선을 그려서 구한다. 이 대각선 벡터{vec{F}}는 두 벡터의 합으로서 합력의 크기와 방향을 나타낸다.그림 4-1 도식법에 의한 벡터 합성두 개 이상의 힘의 합력을 구할 때는 다각형법을 사용하는데, 이것을 그림 4-1(c)에서 보여 주고 있다. 처음에 벡터{vec{F pile{#A}}}의 화살표 끝에서 벡터{vec{F pile{#B}}}를 그린다. 그리고 벡터{vec{F pile{#B}}}의 화살표 끝에 벡터{vec{F pile{#C}}}의 시작점이 오게 그렸을 때 벡터{vec{F pile{#A}}}의 시작점으로부터 벡터{vec{F pile{#B}}}의 끝을 연결한 벡터{vec{F}} pile{#AB}은 벡터{vec{F pile{#A}}}와{vec{F pile{#B}}}의 합 벡터가 되고 벡터{vec{F pile{#A}}}의 시작점으로부터 벡터{vec{F pile{#C}}}의 끝을 연결한 벡터{vec{F}}은 벡터{vec{F pile{#A}}},{vec{F pile{#B}}},{vec{F pile{#C}}}의 합이 된다. 같은 방법으로 여러 개의 벡터 합을 구할 수 있다.그림 4-2 해석법에 의한 합성그림 4-3 세 힘의 평형(2) 해석법에 의한 합성두 벡터의 합은 sine과 cosine의 삼각법칙을 이용하여 해석적으로 구할 수 있다. 그림 4-2와 같은 두 벡터{vec{F pile{#A}}},{vec{F pile{#B}}}를 생각하자. 이 그림에서 합력{vec{F}}의 크기는 다음과 같은 식으로 구해진다.LEFT | {vec{F}} RIGHT | = sqrt {LEFT | {vec{F pile{#A}}} RIGHT | pile{2#} + LEFT | {vec{F pile{#B}}} RIGHT | pile{2#} +2 LEFT | {vec{F pile{#A}}} RIGHT | LEFT | {vec{F pile{#B}}} RIGHT | cos theta } (4.3)이때 그림 4-2에 주어진 각phi 는tan phi = {LEFT | {vec{F pile{#B}}} RIGHT | sin theta } over {LEFT | {vec{F pile{#A}}} RIGHT | + LEFT | {vec{F pile{#B}}} RIGHT | cos theta } (4.4)가 된다.두 힘{vec{F pile{#A}}},{vec{F pile{#B}}}와 또 하나의 힘{vec{F pile{#C}}}가 평형을 이루기 위해서는 같은 평면 위에서 세 힘의 합이 0이어야하므로{vec{F pile{#C}}} =- LEFT ( {vec{F pile{#A}}} + {vec{F pile{#B}}} RIGHT )를 만족해야 한다. 즉{vec{F pile{#C}}}는 두 힘의 합과 크기는 같고 방향이 반대인 힘이 되어야 한다. 그림 4-3과 같이 세 힘이 평형 상태에 있을 때 이들 힘의 크기와 그 끼인각은 다음과 같은 관계식을 만족한다.{F pile{#A}} over {sin theta pile{#A}} = {F pile{#B}} over {sin theta pile{#B}} = {F pile{#C}} over {sin theta pile{#C}} (4.5)3. 실험 기구 및 재료힘 합성대, 추그림 4-4 힘 합성대4. 실험 방법? 도르래와 추걸이를 그림 4-4와 같이 힘 합성대에 장치한다.? 먼저 추걸이 A, B, C에 같은 질량을 올려놓은 후 각도를 조절하여 평형 상태가 되도록 맞춘다.? 평형이 이루어졌는지를 확인하기 위해서 평형판(실이 묶여 있는 중앙의 투명한 원판)이 합성대 원판의 중심에 있는지를 확인한다(그림4-5).? 평형 상태가 확인되면 각 추의 질량과 실이 위치한 각도를 읽고 힘 사이의 각도를 계산하여 기록한다(그림 4-3 참고)? 추의 질량을 다르게 한 후 각도를 바꾸어 가며 평형 조건을 찾는다.? 측정 결과를 도식법과 해석법으로 구한 결과와 비교한다.그림 4-5 평형 상태 확인 (a) 평형이 이루어지면 평형판이 합성대의 원판의 중심과 일치한다. (b) 평형이 이루어지지 않은 상태5. 측정값theta pile{#A}m pile{#A}theta pile{#B}m pile{#B}theta pile{#C}m pile{#C}1120 DEG 100g120 DEG 100g120 DEG 100g296 DEG 150g126 DEG 120g138 DEG 100g3106 DEG 120g127 DEG 100g127 DEG 100g4140 DEG 100g110 DEG 150g110 DEG 150g584 DEG 150g138 DEG 100g138 DEG 100g6. 실험 결과측정값도식법해석법F pile{#C} =m pile{#C} ``gphi LEFT ( =180- theta pile{#B} RIGHT )F _{C} prime phi prime F _{C} prime prime phi prime prime11.00N60.00 DEG 1.00N60.00 DEG 1.00N60.00 DEG21.00N54.00 DEG 1.10N53.80 DEG 1.00N52.85 DEG31.00N53.00 DEG 0.90N55.70 DEG 0.99N53.16 DEG41.50N70.00 DEG 1.49N72.00 DEG 1.49N70.94 DEG51.00N42.00 DEG 0.92N44.50 DEG 1.01N41.47 DEG위에 그림 4-1을 활용하여 모눈종이에 두 벡터{vec{F pile{#A}}}와{vec{F pile{#B}}}를 한 쌍의 변으로 하는 평행사변형을 그려F _{C} prime ,phi prime 를 구하였고,{vec{F pile{#C}}}와{vec{F pile{#A}}},{vec{F pile{#B}}}의 합력의 크기가 같으므로 그림 4-2에서 도출된 식인LEFT | {vec{F}} RIGHT | = sqrt {LEFT | {vec{F pile{#A}}} RIGHT | pile{2#} + LEFT | {vec{F pile{#B}}} RIGHT | pile{2#} +2 LEFT | {vec{F pile{#A}}} RIGHT | LEFT | {vec{F pile{#B}}} RIGHT | cos theta } 와tan phi = {LEFT | {vec{F pile{#B}}} RIGHT | sin theta } over {LEFT | {vec{F pile{#A}}} RIGHT | + LEFT | {vec{F pile{#B}}} RIGHT | cos theta } 을 사용하여 각각F _{C} prime prime ,phi prime prime 를 구하였다. (여기서theta =180- theta _{C})상대오차상대오차{LEFT | F _{C} prime -F _{C} RIGHT |} over {F _{C} prime } TIMES 100{LEFT | phi prime - phi RIGHT |} over {phi prime } TIMES 100{LEFT | F _{C} prime prime -F _{C} RIGHT |} over {F _{C} prime prime } TIMES 100{LEFT | phi prime prime - phi RIGHT |} over {phi prime prime } TIMES 10010%0%0%0%210.00%3.72%0%2.17%36.38%4.85%1.01%0.30%40.67%2.78%0.67%1.32%58.69%5.62%0.99%1.27%? 오차 = 참값-측정값? 상대오차 ={오차의`크기} over {참값의`크기} TIMES 100(%)={참값-측정값} over {참값의`크기} TIMES 100도식법과 해석법으로 구한 값의 정확도를 위의 상대오차 식을 이용하여 구하였다.7. 결과에 대한 논의추의 질량을 모두 같게 하였을 때 측정값, 도식법, 해석법을 사용하여 구한F _{C} ,phi 의 값은 모두 같았고 상대오차도 0%가 나왔다. 하지만 추의 질량을 서로 다르게 하여 측정해보니 측정값, 도식법, 해석법을 사용하여 구한F _{C} ,phi 의 값은 같을 때도 있었지만 다를 때가 더 많았다. 이것은 질량을 변화시켰을 때 값을 변화시키는 외부요인이 발생한다는 것을 뜻한다. 추의 질량이 모두 같을 때는theta _{A`} , theta _{B} `, theta _{C} 모두120 DEG 로 특수각이어서 sine, cosine의 삼각법칙을 이용하는 해석법을 오차 없이 정확하게 구할 수 있지만 여기서 각의 밸런스가 무너지면 각의 sine, cosine의 값이 정확하게 딱 떨어지지 않고 뒤의 소수점 아래 숫자들이 계속 생략되는 과정에서 값의 오차가 발생하게 된다.

공학/기술| 2020.11.05| 8페이지| 1,000원| 조회(772)

부산대, 힘의 평형, 일반물리학실험, 일물실, 벡터 합성

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[일물실] 일반 물리학 실험 '음파의 성질' 실험 결과 보고서

일반물리학실험 보고서음파의 성질1. 실험 목적관 속에서 파의 공명 현상을 이해하고, 이를 이용하여 공기 중의 음파의 파장과 속도를 측정한다.2. 실험 원리기체 속에서 압력의 요동이 생기면 기체의 밀도도 압력에 따라 같은 형의 요동을 한다. 이러한 요동은 기체를 따라 파동의 형태로 전파하게 되는데 이것이 소리이다. 다시 표현하면 기체 속에서의 음파는 기체를 따라 전파되는 압축과 팽창의 연속적인 결과로 이루어진 파동이고 전파 방향과 진동 방향이 같은 종파이다.한쪽 끝이 닫혀있는 관의 경우에 스피커를 이용해 관 속의 공기를 진동시키면 관의 길이 방향으로 전파되는 음파가 생긴다. 기주의 길이 L을 피스톤으로 조절한 후 스피커의 표면을 진동 시키면 종파인 음파가 기주의 길이 방향으로 속도 로 진행하다가 기주의 끝인 피스톤을 만나 반사되어 나온다. 음파의 파장을 로 나타내면 이웃하는 마디들 사이의 거리는 이다. 그러므로 공명 조건 즉 정상파가 형성될 조건은 (1) 이 된다. 여기서 는 정수이다. 따라서 정상파의 허용된 진동수는 (2) 이다. 한쪽 끝이 닫혀있는 관의 경우 기본 진동수 의 홀수 조화파만 정상파를 이룬다. 공명이 일어나면 입사파와 반사파의 간섭에 의해 음파는 진행파가 되지 않으며, 파의 진폭은 시간에는 무관하고 위치만의 함수로 주어지는 정상파가 된다. 피스톤 표면에서 입사파와 반사파의 위상차는 이므로 변위의 진폭이 최소인 마디(node)가 되고, 기주의 끝은 변위의 진폭이 최대인 배(antinode)가 된다. 만일 관의 양쪽이 다 열려 있는 경우에는 양쪽 끝에서 배를 형성하므로 공명 조건은 (3) 가 된다. 허용된 정상파의 진동수는 (4) 로 주어진다. 따라서 허용된 진동수는 기본 진동수 에 해당하는 모든 조화파를 포함한다. 진동수 인 음파의 전파 속도는 (5) 이며 또한 기체 속에서 음파의 전파 속도는 기체 온도와 다음과 같은 관계가 있다. (6) 여기서 는 0에서 음속인 331.3 이고 는 이상 기체의 체적 팽창 계수인 1/273이며 T는 기체의 온도()이다.3. 실험 기구 및 재료공명 관 장치, 함수 발생기, 헤드폰 증폭기, 헤드폰4. 실험 방법(실험 1) 공기 기둥의 한쪽이 막힌 경우(1) 실험실 내부 온도를 기록한다..(2)헤드폰과 마이크로폰을 헤드증폭기와 연결한다.(3) 함수 발생기의 출력 단자(MAIN)에 출력선을 연결한다. 진폭(AMPL.) 조절 손잡이를 반시계 방향 최소로 돌려놓고 전원을 켠다.(4) 파형 선택 단추(WAVE)가 sine파형으로 설정이 되어 있는지 확인하고 진동수를 1.0kHz로 설정한다.(5) 함수발생기의 출력선을 공명관 장치의 스피커 연결단자에 연결한다.(6) 함수발생기의 출력스위치(OUTPUT ON)를 눌러 스피커에서 소리가 들리는지 확인한다.(7) 헤드폰증폭기의 전원을 켜고 음량과 함수발생기의 진폭을 조절하면서 헤드폰으로 마이크로폰의 소리가 들리는지 확인한다.(8) 스피커의 위치를 관 끝으로부터 2~3cm 떨어지게 한다.(9) 피스톤을 움직이면서 공명관에서 울리는 소리가 커지다 작아지는 지점을 찾고 이 지점에서 피스톤을 앞뒤로 천천히 움직이면서 공명이 일어나는 (공명관에서 들리는 소리가 최대가 되는) 공기 기둥의 길이(L)를 찾는다.(10) 공명이 일어나면 피스톤을 움직이지 말고 마이크로폰을 관속에 천천히 이동시키면서 헤드폰으로 들리는 소리가 최대와 최소가 되는 지점들의 위치를 기록한다.(11) 음파의 파장 를 구하고 식(5)를 이용해 음속을 구한다.(12) 피스톤의 위치를 바꾸지 않은 상태로 함수 발생기의 진동수미세조절 손잡이를 돌려 진동수를 천천히 바꾸면서 공명이 일어나는 다른 위치를 찾고 과정 (10)~(11)을 반복한다.(13) 다시 진동수를 1.0.kHz로 맞추고 피스톤을 밀어 공기기둥의 길이를 가능한 작게 한다.(14) 피스톤을 움직여 공기 기둥의 길이를 늘이면서 공명이 일어날 때의 공기 기둥의 길이와 n값을 기록한다.(15) n과 공기 기둥의 길이의 관계 그래프를 그리고 기울기를 구한 후 식 (1)과 비교하여 파장을 구하고 음파의 속도를 계산한다.(실험 2) 공기 기둥의 양쪽이 열린 경우공기 기둥의 길이가 고정된 경우 진동수를 바꾸며 주어진 공기 기둥 길이에 대한 조건을 찾는다.(1) 피스톤을 제거하여 양쪽 모두 열리게 한다.(2) 함수발생기의 진동수를 1.0kHz 근처에서 천천히 바꾸면서 공명이 일어나는 공명진동수를 찾는다.(3) 마이크로폰을 끝까지 밀어서 스피커의 반대쪽 기주 끝에 위치하도록 한 후 마이크로폰을 이동하면서 헤드폰의 소리의 크기가 상대적으로 최대와 최소를 가지는 지점의 위치를 기록한다.(4) 음파의 파장 를 구하고 식(5)를 이용하여 음속을 구한다.(5) 공명 조건을 참고하여 공명이 일어나는 다른 진동수를 찾아 과정 (2)~(4)를 반복한다.(6) 관의 한쪽 끝이 막힌 경우에서 구한 음속과 비교한다.(7) 식 (6)을 이용하여 계산한 값과 측정값을 비교한다.5. 측정값실내 내부온도 : 24.1(실험 1) 기주의 한쪽이 막힌 경우공명이 일어난 관의 길이: = 80 cm (0.8 m),음파의 진동수: = 1000 Hz, 의 단위: cm표 SEQ Table * ARABIC 1 실험1-1 결과값9.118.026.639.043.051.560.570.079.0= 34.9cm349 m/s음파의 진동수: = 1000 Hz, 의 단위: cm표 SEQ Table * ARABIC 2 실험1-2 결과값7.624.042.259.179.312345= 35.8 cm358 m/s(실험 2) 기주의 두 끝이 열린 경우공명이 일어난 관의 길이: = 90 cm (0.9 m),음파의 진동수: = 940 Hz, 의 단위: cm표 SEQ Table * ARABIC 3 실험2 결과값8.916.826.635.544.254.963.972.683.0= 37.1 cm371 m/s6. 실험 결과그림 SEQ 그림 * ARABIC 1 실험1-1 n-L 관계 그래프그림 SEQ 그림 * ARABIC 2 실험1-2 n-L 관계 그래프실험2 식(6)을 이용한 이론값: =346m/s측정값: 371m/s7. 결과에 대한 논의실험1-1의 측정값은 34.9cm이고 실험1-2의 측정값은35.8cm이다. 반면 피장을 나타내는 그래프의 기울기는 각각 34.2cm, 35.7cm로 약간의 값의 차이가 발생했다. 이는 그래프가 추세선을 이용하여 구한 기울기, 이때는 파장이고 측정값의 파장도 평균으로 어림잡아 구한 것이므로 두 값의 차이가 발생할 수 밖에 없었다. 실험2의 이론값은 346m/s이고 측정값은 371m/s였다.실험1과 같이 실험2도 파장 측정시 각 구간의 파장의 평균을 구한 것으로 정확하지않아 발생한 문제로 보인다. 파장측정시 사람이 측정하여 객관적이지 않고 주관적판단이 개입된것이므로 정확하게 측정하기 위해서는 기계를 이용해 측정해야될 것이다. 그러면 오차도 줄일수있을 것이다.8. 결론관 속의 파의 소리를 직접 귀로 들으면서 측정하면서 파의 공명현상을 이해할 수 있었고진동수를 변화 시킬때마다 소리가 변하는 것을 알수있었다.파의 속력을 구해보면서 온도가 속력에 영향을 미치는 것을 깨달았다.9. 참고문헌 및 출처1. 일반물리학실험교재 5판 (부산대학교 물리학교재편찬위원회, 청문각)

공학/기술| 2020.11.05| 6페이지| 1,000원| 조회(295)

부산대, A, 일반물리학실험, 음파의 성질, 일물실

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