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관성능률 측정 예비 보고서

물리 1 및 실험 보고서[예비보고서]관성능률 측정 실험1. 실험제목관성능률 측정 실험2. 실험목적관성 능률의 개념을 이해하고, 반지형 물체와 원반의 관성 능률을 측정하여 이론 값과 비교한다3. 실험이론관성능률이란 어떤 축의 둘레를 회전하고 있는 물체는 그 축의 둘레에서 회전을 지속하려고 하는데, 그 관성의 크기를 나타내는 양을 말한다.고정된 축 주위를 회전하는 단단한 물체의 운동을 분석하는 데 있어 그 물체의 질량이 회전축으로부터 떨어진 수직거리에 따라 어떻게 분포하는지 중요하다.입자의 회전 관성 능률은 그 입자의 질량에 거리 제곱을 곱한 값으로 정의한다. (I = mr^2)즉, 여러 개의 입자들로 이루어진 입자 계의 회전 관성 능률은 각각의 입자들의 관성 능률을 구해서 모두 더해주면 된다. (I= sum _{ i} ^{ } m_i r_i ^2 ) 연속체인 경우I = int _{ } ^{ } {r^2 dm } 이다.안쪽 반지름R_1, 바깥쪽 반지름이R_2이고 질량이M인 반지의 관성 능률은I=M TIMES(R_1^2 +R_2^2 )/2반지름이 R이고 질랑이 M인 원반의 관성 능률은 회전축이 중심을 지나는 경우I = M TIMESR^2 / 2 동일한 원반에서 회전축이 지름을 지나는 경우 관성 능률은 원반의 두께가 h이면I = M TIMES(3R^2 +h^2 )/12뉴턴 법칙에 따라 회전체에 작용하는 토크 τ 와 회전체의 각가속도 α 그리고 회전체의 관성 능률 I 사이에는 τ= I / α 이다.4. 실험장비Mini-Rotational Accessory(PASCO CI-6691), 종이클립 등 질량 세트, 포토게이트, 도르래, 캘리퍼, 스탠드, 저울5. 실험방법1. 관성 능률의 이론 값 계산을 위한 측정위의 그림과 같이 장비를 구성한 후 인터페이스 digital 채널 1에 포토게이트의 스테레오 폰 플러그를 꽂고 컴퓨터에서 DataStudio 프로그램을 실행한다.반지와 원반의 질량과 반지의 안쪽 반지름과 바깥쪽 반지름, 원반의 반지름과 높이를 각각 측정하고 기록한다.2. 운동마찰력 측정도르래를 지난 실의 끝에 한 개의 종이 클립을 달고 원반이 회전한다면 종이클립을 제거하고 원반이 움직이지 않는 범위에서 더 작은 질량을 단 후 원반을 가볍게 쳐서 움직이도록 한다. 그 후 화면에 나타나는 각속도를 관찰하고 속도가 증가하거나 감소하면 원반을 정지시킨 후 실에 매단 질량을 늘이거나 줄인 후 반복 실험하여 속도가 일정할 때까지 되풀이한다.3. 반지와 원반을 합친 물체의 관성 능률 측정실이 지나는 도르래 홈의 지름을 측정하고 그로부터 반지름을 구하여 표에 기록하고 50g 정도의 추 질량을 선택하여 실에 매달고 추걸이를 포함한 질량을 표에 기록한 후 DataStudio 그래프의 기울기(가속도)를 표에 기록한다.4. 원반의 관성 능률 측정원반 위에 놓인 반지를 제거한 후 실험1과 실험2 과정을 반복한다.5. 원반의 지름을 지나는 축에 대한 관성 능률 측정원반을 축에서 떼어낸 후 원반을 수직으로 하여 옆면을 회전축에 장착한다. 그 후 실에 매다는 추의 질량을 30g정도로 한 후 실험1과 실험2 과정을 반복한다.6. 회전센서를 포함한 회전대의 관성 능률 측정원반과 반지를 축에서 떼어낸 후 실에 매다는 추의 질량을 5g정도로 하고 실험3의 과정을 반복한다.

공학/기술| 2018.06.05| 3페이지| 1,000원| 조회(89)

숭실대, 관성능률 측정, 관성능률 실험

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마찰계수측정 예비보고서

물리 1 및 실험 보고서[예비보고서]마찰계수 측정1. 실험제목마찰계수 측정2. 실험목적서로 접촉하고 있는 물체들의 표면에 작용하는 마찰력을 이해하고 측정해본다.3. 실험이론마찰력의 종류로는 정지 마찰력과 운동 마찰력이 있다.정지 마찰력은 외력에 대항하여 물체를 계속 움직이지 않게 하는 마찰력으로, 정지 마찰력을f _{s}라고 하면 물체에 수평과 나란한 방향으로f _{s}보다 작은 힘을 가했을 땐f _{s}가 그 힘을 상쇄시켜주어 물체는 움직이지 않는다. 그f _{s}보다 조금이라도 큰 힘을 가하면 물체는 움직이게 되는데 그f _{s,max}를 최대 정지 마찰력이라고 하며 그 크기는 면이 물체를 떠받치는 수직항력F _{n}에 비례한다. 이것을 식으로 나타내면f _{s,max} = mu_s F_n이며mu_s는 정지 마찰 계수이다.운동 마찰력은 면상에서 움직이고 있는 물체가 속도에 반대되는 방향으로 받는 마찰력이다. 크기는 정지 마찰력과 마찬가지로 물체가 받는 수직항력F_n에 비례하며 식으로 나타내면f_k = mu_k F_n이며mu_k는 운동 마찰 계수이며 정지 마찰 계수mu_s보다 작다.물체와 물체가 놓여있는 바닥 표면 사이의 마찰력은 바닥의 표면과 나란한 방향으로 외력F 를 받고 있는 물체의 속도를 측정함으로써 알 수 있다.또한 운동 마찰력을 계산하는 다른 방법으로는 두 질량M과n, 가속도a 를 측정하여 운동 마찰계수를 구하는 방법이 있는데 식으로 나타내면mu _{k} = {mg-(M+n)a} over {Mg} 이다.4. 실험장비포토게이트, 도르래, 힘 센서, 저울, 줄, 바닥의 재질이 다른 질량 통 (펠트, 코르크, 플라스틱), 질량세트, 컴퓨터 인터페이스5. 실험방법세 종류의 물체 표면의 재질에 대하여 두 가지 방법으로 시행한다.5.1. 포토게이트와 도르래를 활용하여 서로 접촉하는 면 사이의 수직 항력, 접촉 단면적의 크기, 물체들의 재료에 따라 운동 마찰 계수가 어떻게 달라지는지 측정.5.2. 정지한 물체에 힘을 주어 등속도로 움직이게 하고, 그 과정에 힘 센서를 사용해서 외력을 측정한 후 측정한 외력과 물체가 받는 수직 항력의 그래프에서 정지 마찰 계수와 운동 마찰 계수를 구함.5.1. 실험 11. 이용법을 숙지한 후 컴퓨터에 사이언스 워크샵 인터페이스를 연결하고 마찰력 실험 파일을 연다.(P21 Kinetic Friction.ds 파일을 열고 설정 확인)2. 도르래를 포토게이트의 탭에 붙이고 클램프를 사용하여 실험 테이블의 가장자리에 고정시키고 비어 있는 각각의 질량 통의 질량과 통에 담을 물체들의 질량을 측정하여 기록한다.3. 면 사이의 수직 항력, 접촉 단면적의 크기, 물체들의 재료를 다르게 하여 데이터를 수집 한다.3-1. 플라스틱 재질의 물체위 물체가 저절로 끌려갈수 있게 도르래에 걸린 추걸이에 무게를 얹고 프로그램을 실행한 후 물체 를 놓는 과정을 반복하여 측정한다.3-2. 플라스틱 재질에 질량이 다른 물체전체 질량이 실험 3-1에 사용한 질량의 두배가 되도록 설정한 후 반복측정한다.3-3. 플라스틱 재질의 표면적이 다른 물체3-2에서 얹었던 플라스틱 통을 내리고 수평으로 연결한 후 반복 측정한다.3-4. 펠트 재질의 물체한쪽 면이 펠트인 질량 통을 선택하여 반복 측정한다.3-5. 코르크 재질의 물체한쪽 면이 코르크인 질량 통을 선택하여 반복 측정한다.3-6. 플라스틱 재질의 물체를 당기는 힘이 다른 실험3-1과 같은 플라스틱 질량 통을 선택하고 추걸이에 3-1실험 보다 더 무거운 질량을 걸고 반복 측 정한다.3-7. 플라스틱 재질의 물체를 당기는 힘이 다른 실험3-6실험과 똑같은 상황에서 추걸이 질량을 달리하여 한번 더 반복하여 측정한다.4. 데이터를 분석한다.5.2. 실험 21. 이용법을 숙지한 후 컴퓨터에 사이언스 워크샵 인터페이스를 연결하고 마찰력 실험 파일을 연다.(P21-1 Friction.ds 파일을 열면 Force v Time, Friction v Normal의 그래프 창 두 개와 Static Friction, Kinetic Friction의 표 창 두 개가 뜬다.)2. 20cm정도의 줄을 힘 센서와 질량 통에 걸고 비어있는 각각의 질량 통의 질량과 통에 담을 무게들의 질량을 측정하여 기록한다.3.정지한 물체에 힘을 주어 등속도로 움직이게 하고 그 외력을 센서로 측정한다.3-1. 플라스틱 표면힘 센서를 0으로 맞춘 후 질량 통에 1kg정도 무게를 넣고 힘센서를 천천히 당겨 5초동안 일정한 속도로 움직이게 하여 데이터를 측정한다. 또한 질량을 두 배, 세 배, 네 배가 되도록 설정한 후 반복하여 측정하여 프로그램을 통해 분석한다.3-2. 펠트 표면3-1의 실험에서 질량 통만 펠트 표면인 통으로 바꾸고 동일하게 실험을 반복한다.3-3. 코르크 표면3-1의 실험에서 질량 통만 코르크 표면인 통으로 바꾸고 동일하게 실험을 반복한다.4. Friction v Normal 그래프 창에서 정지마찰력과 운동마찰력에 해당하는 data를 선택하고 기울기와 수직축의 절편을 구해 기록한다. (3-1, 3-2, 3-3 각자 모두 기록)통제변인-질량 통을 놓는 위치조작변인-면 사이의 수직 항력, 접촉 단면적의 크기, 물체들의 재료종속변인-운동 마찰 계수의 변화 양상통제변인-물체가 최대한 등속도로 운동하게끔 당기는 미세한 손동작조작변인-질량 통의 한 쪽 표면 재료종속변인-정지 마찰 계수, 운동 마찰 계수6. 생각해보기

공학/기술| 2018.05.26| 4페이지| 1,000원| 조회(629)

물리, 실험, 숭실대, 예비, 물리 실험, 최신대학물리학1, 복붙x

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힘의 평형 실험보고서

물리 1 및 실험 보고서[결과보고서]힘의 평형 실험1. 실험제목힘의 평형 실험2. 관찰 및 결과 추와 추걸이를 합한 질량과 각도 측정추걸이 : 5.1 gm단위g각도단위degreem( a )m( b )m( c )θ( a )θ( b )θ( c )135.125.155.1160.75207.750230.125.145.1150.25210.750355.135.135.11422830445.155.175.1133.5217.250565.175.1105.1135217.7503. 분석 및 토의(1) 세 힘의 크기와 사이 각도의 계산 힘의 크기 및 사이 각의 실험치각도단위degreedegreeradian│A││B││C│θ (실험)ф (실험)θ (이론)degree(이론)1343.98245.98539.984727.750.84159448.219782294.98245.98441.9860.530.751.23494670.75723539.98343.98343.981411032.473332141.71154441.98539.98735.9883.7537.251.45585883.414515637.98735.981029.9882.7537.751.4510683.13961(2) 실험 결과와 해석법을 통한 계산의 비교 실험과 해석법 계산의 비교각도단위degreedegree│R││C│크기오차율ф (이론)ф (실험)방향오차1542.4382539.98-0.0045328.3614627.750.6114572467.952441.98-0.0555039.0588430.758.3088353348.142343.980.01196103.4229103.00.4229144734.0907735.980.0025736.6246537.250.6253551033.0521029.98-0.0029737.9501237.750.200118 작도법을 써서 실험 결과를 분석하라실험5의 결과 값으로 작도법 사용4. 결론힘의 합성대를 이용하여 한 점에 세 개의 다양한 무게와 각도로 힘의 평형을 맞추고 기록하고, 실제 이론값과 실험값을 분석하여 비교함을 통해 스칼라 값뿐만 아니라 벡터 값이 있는 힘의 합성을 제대로 이해하게 됐다. 또한 병진운동의 평형상태뿐만 아니라 회전운동의 평형상태까지 탐구해보고 싶으며 이론값과 실험값이 다른 이유로는 힘의 합성대에서 평형을 맞추더라도 합성대자체가 100%수평상태가 아니라든지, 고리가 기둥의 정확히 정가운데가 아니어서 각도가 다르게 측정된 경우로 생각해보았다.5. 참고문헌김창배 외 8명. (2016). 대학물리학실험. 북스힐

공학/기술| 2018.05.26| 3페이지| 1,000원| 조회(220)

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힘의 평형 예비보고서

물리 1 및 실험 보고서[예비보고서]힘의 평형 실험1. 실험제목힘의 평형 실험2. 실험목적힘의 합성대를 이용하여 물체에 동시에 작용하는 힘들의 합성을 이해하고 그 물체가 평형 상태에 있는 조건을 탐구하고 분석한다.3. 실험이론물체의 운동이 시간에 따라 변하지 않는 것을 물체가 평형 상태에 있다고 한다.정지 상태를 포함하여 일정한 속도로 움직이고 있는 상태인 병진운동 중에선 평형상태를 유지하려면 모든 외력의 함이 0이 되어야 하고, 일정한 각속도로 회전하는 경우인 회전운동 중에선 평형 상태를 유지하려면 모든 토크의 합이 0이 되어야 한다.3.1 병진 운동 중 작도법벡터의 합을 구하는 법과 같다.다음과 같은 그림에서vec { AB}와vecBC의 합은vecAB와 같다.3.2 병진 운동 중 해석법위 그래프에서vecA +vecB =vecC이고vecC의 크기는|vecC |= sqrt { |vecA |^2 + |vecB |^2 +2|vecA ||vecB |costheta 이다.또한vecB와vecC가 이루는 각{ theta } over { 2}에서tan { theta} over {2 }={ |vecA |sintheta} over {|vecB |+|vecA |costheta }이다.4. 실험장비힘의 합성대, 추, 수준기, 그래프 용지5. 실험방법합성대 윗면이 수평이 되도록 수준기를 조절한다.A, B, C 지점의 한 쪽 끝은 모두 추걸이에 걸어놓고 나머지 각자 끝에 적당한 추를 달아 가락지의 중심이 합성대의 중심에 있는 상태가 되도록 맞추고 흔들어도 다시 돌아오나 확인한다 (다시 돌아온다는건 힘의 평형상태가 맞다는 것). 그 상태에서 각각의 추인m_A, m_B, m_C의 값과 그 각각의 각도인theta_A, theta_B, theta_C를 기록하고 추의 질량을 바꾸어가며 5회 이상 반복실행하며 기록한다. 그 후 결과를 작도법과 해석법으로 구하여 실측치와 비교한다.

공학/기술| 2018.05.26| 3페이지| 1,000원| 조회(193)

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포사체운동 실험 보고서

물리 1 및 실험 보고서[결과보고서]포사체 운동 실험1. 실험제목포사체 운동 실험2. 관찰 및 결과(1) 출발 지점과 도착 지점의 높이가 같은 실험단위cm*************1541130.9137140141.7141.8139.1133.8131.42130.4136.9139.8141.4142139133.4131.73130.8137.3139.9141.3141.9139.1133.2131.6평균130.7137.1139.9141.5141.9139.1133.5131.6(2) 출발 지점보다 도착 지점이 낮은 실험도착지점-출발지점=높이 22cm단위cm*************1541159.4162.3163.3163.4161.1158.5156.3151.32159.6162.2163163.7161.3158.7156.5151.83159.4162.2163.4163.8161.2158.4156.4151.1평균159.5162.2163.2163.6161.2158.5156.4151.43. 분석 및 토의(1) 출발 지점과 도착 지점의 높이가 같은 실험-질문 1 에서 이동거리의 최대값은 발사각이 약 몇 도일 때인가?에서 그래프의 식은 y=-0.0974x²+8.422x-40.473이고 이 그래프의 기울기가 0이 될 때의 각도가 이동거리가 최대인 발사각이다. 그러므로 y＇=(-0.0974)2x+8.422=0일 때의 x값을 구하면 43.23408로 쭉 나오므로 약 43˚이다.-질문 2 와 의 직선의 기울기는 각각 얼마인가?에서 그래프를 식으로 변환하면 y=132.99x+9.7602이므로 기울기는 132.99이다.에서 그래프를 식으로 변환하면 y=202.74x-62.372이므로 기울기는 202.74이다.-질문 3 와 의 직선의 기울기는 어떤 정보를 제공하는가?두 직선 기울기의 평균을 낸 후 그걸 사용해 발사된 공의 초기 속력을 구할 수 있다.-질문 4 실험 시 발사기에서 발사된 공의 초기 속력을 구하라.두 기울기의 평균값={ R _{ 1} } over { sin2theta}이므로 여기서R_1= { V _{ 0 } ^{ 2}sin2theta } over {g }를 대입하면{ V_0 ^{ 2} } over { g}이 되고 167.865={ V_0 ^{ 2} } over { g}이므로V_0 ^{ 2}=167.865xg=167.865X9.80=1645.077이고V_0는 양수 값이며 단위를 변환하면 4.06m/s이다.(2) 출발 지점보다 도착 지점이 낮은 실험-질문 5 를 활용하여 이동 거리가 가장 큰 발사각을 추정하라.식의 그래프를 함수로 표현하면 Y=-0.0627x²+5.0474x+61.511이고 이 그래프의 기울기가 0이 될 때의 각도가 이동거리가 최대인 발사각이다. 그러므로 y＇=(-0.0627)2x+5.0474=0에서의 x값을 구하면 된다.그러므로 x는 40.2503987로 쭉 나가므로 약 40.3˚이다.-질문 6 위의 질문5의 답과 식 (8)에서 구할 수 있는 이론 각도와 비교하라.33˚일 때부터 44˚일 때까지 1˚단위로 식(8)에 대입해보면 42˚ 가 최댓값을 가지므로 41˚에서 43˚까지0.1˚단위로 식(8)에 대입한 후 값을 그래프로 표현하면 아래와 같은 그래프가 나온다.고로 약 41.8˚가 나오게 되는데 질문5에서의 값인 40.3˚와 질문6에서의 값인 41.8˚가 다른 이유로는 실험에서 쇠구슬을 날렸을 때 공기저항과 물체의 질량이 있기 때문에 초기속력과theta를 입력했을 때의 이상적인 값보다 평균 거리가 짧게 나오므로 두 결과의 값이 다르게 나왔다.4. 결론출발지점과 도착지점의 높이가 같을 때에 이상적인 값과 실험값이 거의 약 45˚에서 평균거리의 최댓값을 가지고 출발지점보다 도착 지점이 낮을 때에 45˚보다 작은theta에서 평균거리의 최댓값을 가진다.또한 실제 실험에서는 초기속력

공학/기술| 2018.05.26| 5페이지| 1,000원| 조회(116)

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