B.진동실험Ⅰ.실험목적외팔보의 자유진동 응답을 accelerometer와 digital oscilloscope를 사용하여 계측하고 시간 응답 곡선으로부터 고유진동수와 대수감소율을 산정한다. 길이를 변화시키면서 고유진동수의 변화를 이론 계산식과 비교 검토한다.Ⅱ.실험단계(1) 외팔보의 끝단을 손으로 가진하고 자유진동 응답을 계측한다. 외팔보의 길이를 20 cm 부터 40 cm 까지 5 cm 씩 변화시키면서 각각의 경우에 대한 가속도 신호를 계측한다. 가속도계는 Charge Amp에 연결되며 Charge Amp의 출력은 Oscilloscope에 연결한다.(2) 계측된 자유진동 신호로부터 고유진동수를 산정한다. (진동책 참조)(3) 알루미늄 외팔보의 폭, b = 30mm = 0.03m 이며 두께, t = 1.5 mm =0.0015m 이다. 알루미늄의 재료상수, E=70 GPa, ρ=2770 kg/m3 이다. 그리고 사용된 가속도계의 질량, Ma=61.9 g =0.0619kg이다. 이와 같은 시스템의 기본 진동수에 대한 이론식은 다음과 같이 주어진다.f = {1 over 2pi} sqrt{ 3EI over {L^3 ( M_a + 0.24 bar{m}L)}}여기서I ~는 단면 2차모멘트이며bar{m} = rho b t~가 된다.따라서 위의 식은f`= {1} over {2 pi } sqrt {{E`b`t ^{3}} over {4 TIMES L ^{3} (M _{a} +0.24pbtL)}} 로 표현된다.(4) 윗식을 이용하여 길이 변화 (20 cm 부터 40 cm) 에 따른 고유진동수 변화를 곡선으로 표시하고 계측된 고유진동수를 ○ 으로 그림 상에 표현한다. 관찰된 결과와 이에 대한 토론을 보고서에 포함한다.▶이론값인 고유 진동수보의 길이(mm)이론값 f(Hz)2009.092506.433004.843503.84003.08Ⅲ.실험결과- 보의 길이에 따른 주파수 측정20cm 25cm 30cm35cm 40cm보의길이(cm)측정한 진동수값(Hz)첫번째두번째세번째평균값이론 진동수값(Hz)2013.0711.3612.1212.29.09257.4077.817.547.586.43305.4645.3335.3765.44.84353.9684.33.9764.083.8403.543.193.2263.323.08Ⅵ.토의표와 그래프를 확인 하였을 때 측정값과 이론값의 오차가 발생한 것을 확인 할 수 있다.하지만 오차는 점점 보의 길이가 길어짐에 따라 감소하는 것을 볼 수 있었고 또 측정값과 이론값 모두 보의 길이가 길어짐에 따라 진동수가 줄어드는 것을 볼 수 있다.이러한 오차가 발생하게 된 원인을 추측하면,첫 번째로는 보의 하중을 주었을 때 얻은 주파수의 값들의 문제가 있음을 생각해 볼 수 있다.실험과정 중 오실로스코프에 나오는 파형과 주파수 값들이 어떤 일정한 값을 가지지 않고 변했기 때문에 측정시마다 다른 값이 나타났었다. 이러한 점으로 제대로 된 측정값을 얻지 못했음을 알 수 가 있다.두 번째로는 보가 이미 여러번의 실험을 거쳤기 때문에 휨이 존재했음을 생각해 볼 수 있다.우리가 실험하기 전에 그 전조도 실험을 하였기 때문에 보는 이미 많은 휨이 있었고 손으로 펴서 측정을 하였지만 이미 보의 변형을 복구 시킬수 없는 상태 즉, 소성변형된 상태여서 이로 인해 주파수 측정에 문제가 있음을 알 수 있다.세 번째로는 보의 길이에 오차가 존재 했음을 추정해볼 수있다. 직접 보의 길이를 측정한것이아니라 선으로 그어진 부분에 클램프로 고정을 시켜 실험을 했기 때문에 보의 길이 확실한 값인지 확인 할 수 없다.
A.태양전지 및 풍력발전●태양전지Ⅰ.실험목적1. 태양광발전의 원리를 이해할 수 있다.2. Solar module의 구조 및 전기적 특성을 파악한다.3. 발전효율에 영향을 미치는 인자들을 파악하고 이에 따른 발전효율 변화를 알아본다.Ⅱ.실험이론◎ 태양 전지 ( solar cell ) 란?태양전지 시스템은 빛을 전기로 변환시키는 장치로 “ Photo ` 는 빛 (light) 이고, ”volt` 는 전기 연구의 개척자인 Alessandro Volta(1745~1827) 의 이름에서 유래한다. 이미 우리 생활에 중요한 부분이 된 PV는 문자적으로 빛으로부터 전기를 생산한다는 것을 의미하며, 일반적으로 태양전지 ( solar cell ) 라고 한다. 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지 재료와 장치는 1839년에 프랑스 물리학자인 Edmond Becequerel 에 의해 최초로 발견되었다. 과학이 진보함에 따라 20세기 전반부에 이르러서야 태양전지 장치의 가격이 감소되어 현대 에너지 생산방식의 주류가 될 수 있었으며, 기술의 발전에 힘입어 태양전지 변환효율이 향상되었다. 가장 단순한 시스템으로는 매일 사용하는 휴대용 계산기와 손목시계의 전원, 복잡한 시스템으로는 물을 양수하거나, 통신장비, 가정집의 전등과 가전제품에 전원 등을 공급한다.◎ 작동원리햇빛을 전기로 변환하는 “광전효과” 는 햇빛이 태양전지를 통과하며 발생하는 물리적 과정으로, 햇빛은 광자, 또는 태양에너지의 입자들로 구성된다. 광자들은 태양 스펙트럼에 걸쳐서 분포하며, 다양한 에너지 수준을 갖는 파장으로 나타난다. 그림은 태양전지의 작동원리를 도식적으로 나타내며, 태양전지는 반도체로 구성된다. 태양전지에 햇빛이(광자) 입사되면반사, 흡수 또는 통과되며, 그 중 흡수된 광자는 반도체를 구성하는 물질들과 상호작용을 한다. 광자에너지는 반도체의 원자 주변 전자에 전달되고, 전기회로에서 전류의 일부가 되는 원자와 결합된 전자는 자기위치로부터 탈출이 가능하게 된다. 전자가 자기위치를 이탈함에 따라 “정공 (hole) ` 이 형성되며, 이러한 태양전지의 특별한 전기물성은 외부부하에 전류를 흐를 수 있게 한다.태양전지 내부의 전기장을 형성하기 위해 2개의 분리된 반도체를 적층하여, 접촉면에서 p/n junction 을 만든다. p 층과 n 층 두 층은 전기적 중성이다. n 형 실리콘은 과도한 전자를,p 형 실리콘은 과도한 구멍을 갖기 때문에 음극(-)과 양극(+) 의 극성을 갖는다.p 형과 n 형 반도체가 포개어 적층될 때, n 형 재료의 과도한 전자는 p 형으로 흐르고, 이러한 과정 동안 정공은 n 형으로 흐른다. 전자와 정공의 흐름으로 2개의 반도체는 junction 의 표면에서 만나 전기장을 형성하며, 이러한 전기장은 전자를 반도체로부터 표면으로 연결시켜 전기회로가 가능 하도록 한다. 동시에 정공은 유입 전자들을 기다리는 양극 표면을 향하여 반대방향으로 움직인다.Ⅱ.실험장비Ⅲ.실험순서1. 장치 setting-DC LOAD 의 RESISTER를 DVM을 이용하여 2Ω으로 조정한다.-태양전지 모듈 P.V Output로부터 나온 전원 케이블을 전압계와 병렬로 연결한다-전류계에 +극성을 연결하고 DC LOAD의 RESISTER의 +단자에 연결한다.-태양전지 모듈의 -선을 DC LOAD의 RESISTER의 -단자에 연결한다.-태양전지판은 램프와 서로 마주보도록 한다.2. 일사량 변화에 따른 출력변화 확인-램프와 태양전지 모듈 사이의 거리를 변화하면서 특성곡선을 그린다.-거리가 30cm일 때전압(V)에 대응하는 전력(P)의 그래프와 전류(A)에 대응하는 전력(P)의 그래프를 그린다.-거리가 50cm일 때전압(V)에 대응하는 전력(P)의 그래프와 전류(A)에 대응하는 전력(P)의 그래프를 그린다.Ⅵ.실험결과거리(cm)각도(도)저항(Ω)전압(V)전류(A)전력(P)30cm45°2.41.50.580.8731.90.581.10242.50.571.42563.60.551.98126.20.513.162완전개방19.60090°2.42.10.851.78532.70.852.29543.60.843.02465.10.824.182128.90.786.942완전개방19.800▶표와 그래프의 해석저항이 점점 증가했을 때 출력되는 전압의 값은 증가하지만 전류의 값은 근소하게 일정함을 보이고 있다. 또 전압이 증가함에 따라 전력도 당연히 증가함을 나타내고 있다.각도에 따라서는 90° 일 때 45° 일 때 보다 전력의 값이 증가했음을 알 수 있다.거리(cm)각도(도)저항(Ω)전압(V)전류(A)전력(P)50cm45°2.41.40.580.81231.80.581.04442.40.571.36863.40.551.87125.80.512.958완전개방19.20090°2.41.70.711.20732.20.711.56243.00.702.164.30.692.967127.50.664.95완전개방19.500▶표와 그래프의 해석30cm 와 마찬가지로 저항이 증가함에 따라 전압은 증가하고 전류의 세기는 거의 일정하다.또 전압이 증가함에 따라 전력도 증가함을 알 수가 있다.각도에 따라서는 90°일 때 45°보다 전력의 값이 증가했음을 알 수 가있다.Ⅴ.토의(Discussion)위 실험을 통해 태양 전지에 대하여 알아보았다. 실험은 거리에 따라, 빛의 세기에 따라 전력량에 변화가 있기 때문에 정확한 이론값은 존재하지 않는 것 같다.단지, 위의 표와 그래프를 통해 30cm 와 50cm 비교 분석을 하였을 때 다음과 같은 사실을 알 수 가 있었다.첫 번째. 저항이 증가해도 전류가 거의 일정하였다.두 번째. 저항이 증가하면 전압이 증가하고 그에 따라 전력 또한 증가하였다.세 번째. 각도에 따라 확인하였을 때 45° 보다 90° 였을 때 동일 저항에서 전류, 전압, 전력의 값이 증가하였다.네 번째. 30cm 와 50cm 즉, 광원과의 거리비교에서 거리가 멀어 졌을 때 전력의 값이 감소하였다.이러한 결과가 나온 원인을 생각해보면,첫 번째의 경우는 저항이 증가해도 전류가 거의 일정한 것은 즉, 저항과 전류는 서로 영향이 없음을 알 수가 있다.두 번째의 경우에서 저항이 증가하면 전압이 증가하고 그에 따라 전력 또한 증가했으므로 저항은 전압과 비례하고 또한 전력과도 비례함을 알 수 가있다. 이러한 사실로 옴의 법칙을 생각해 볼 수가 있다.옴의법칙:V`=`IR (V: 전압, I: 전류 , R:저항)여기서 전류가 일정하다는 말은 전자의 이동량 또는 전자의 운동 에너지가 일정하다는 뜻이다. 따라서 빛의 입자를 통해 발생한 전자의 운동에너지가 일정하다는 말이고 이것은 빛의 양이 일정하고 태양 전지판 역시 동일 했기 때문에 저항에 관계없이 일정함을 알 수가있다.또, 전력은P`=`VI`=`I ^{2} R 이므로 저항과 전력이 비례함을 알 수있어 결과적으로 측정값의 경향이 틀리지 않았음을 확인 할 수 있다.세 번째의 경우는 각도가 커진다는 것은 접촉면적이 넓어진다는 것을 뜻하므로 빛의양이 일정할 때 전류, 전압, 전력은 빛의 접촉 면적과 비례함을 알 수 가있다.네 번째의 경우 광원과의 거리가 증가함에 따라 전류와 전압이 감소하고 그에 따라 전력 역시 감소했다. 즉, 거리와 전력은 반비례하다는 것이다. 이는, 빛의 양은 변화가 없었고, 접촉면적도 변화가 없었으므로 태양전지 판에 닿는 빛이 줄어 들었음을 나타낸다. 빛이 줄었다는 것은 빛의 입자량이 줄었다는 것이므로 이에따라 전력의 값도 줄어들었을 것이다.결과적으로 전력은 저항과 비례하며 접촉면적의 반비례하고 거리에 또한 반비례함을 알 수가 있었다.P``` alpha ` {R} over {Ad} `(A:접촉면적,`R:`저항,`d:`거리)````또, 이번실험에서 측정한 값이 확실하다고 생각되지 않는다. 즉, 오차가 발생했다고 추정된다.이러한 오차의 원인으로는 전등의 각도를 들수가 있다. 빛을 공급하는 전등이 90도가 아닌 약간 아래로 숙인 상태로 빛을 공급했기 때문에 이러한 이유로 오차가 발생하였을 것이다.●풍력발전Ⅰ.실험목적1. 풍력발전의 원리를 이해할 수 있다.2. 발전기의 구조를 알 수 있고 각 부 명칭을 알 수 있다.3. 풍속에 따른 터빈의 발전전압의 특성을 기술할 수 있다..◎ WG913풍력발전기란?풍력발전기는 자유로이 움직이는 기류에서 작동하고, 초당 3미터(m/s)의 풍속으로부터 배터리로 보낼 파워를 생성하기 위해 디자인 되었습니다. 생성되는 12V의 직류 전원은 터빈에 풍속과 직접 관련이 있고, 공급된 전력 케이블을 경유하여 타워의 아래에 있는 파워 모니터로 전달된다.Ⅱ.실험장비Ⅲ.실험순서1. 장치 settting 및 기본실험- 풍속계와 선풍기의 거리를 유지하고 선풍기를 2단으로 돌려 풍속을 측정하여 풍력에너지실험 데이터표에 기록한다. 이 때 부하의 저항은 최대(100Ω)으로 설정한다.- 동일한 방법으로 선풍기 회전속도를 3단에 놓고 풍속을 측정하여 결과를 풍력에너지실험 데이터표에 기록한다.- 풍속계의 위치에 WG913풍력발전기를 이동하여 설치하고 2,3단으로 변화했을 때 파워모니터에 나타나는 WG전류와 전압을 측정하여 기록한다.
D.비틀림모멘트실험Ⅰ.실험목적비틀림 시험은 금속 등 연성재료의 비틀림 강도, 전단 강도 등을 구하기 위해 실시한다. 금속에서 봉상(棒狀)시험편의 양끝에 비틀림 모멘트(torsional moment)를 가하는 단순 비틀림 시험을 실시한다. 이번 시험에선첫 번째로 황동 중실축에 비틀림 모멘트를 점진적으로 가하는 실험에 의하여 비틀림 모멘트와 비틀림 각 사이의 관계를 얻고 아래의 공식으로부터 재료의 전단탄성계수(G) 값을 구해본다.두 번째로 황동 중공축으로 비틀림 모멘트 실험을 하여 극관성모멘트 J를 계산하여 측정이 어려운 내경을 알아낸다.세 번째로 축의 길이를 500, 400, 300mm로 변경하며 실험하여 축길이가 비틀림각에 주는 영향을 알아본다.Ⅱ.실험이론▶토크,길이 와 비틀림 각 사이의 공식theta ``= {T`l} over {G`J} `````````T``:`토크,``l`:`길이,`` theta `:`회전각,``J``:극관성모멘트,``G``:전단탄성계수``▶중실축과 중공축의 J 공식J _{중실축} `=` {pi } over {32} D ^{4} ```(D`:`외경),``````J _{중공축} `=` {pi } over {32} (D ^{4} -d ^{4} )``(D:외경,`d:내경)▶강성률, G : 전단탄성계수(shearing modulus)로 외부의 힘에 의해서 모양은 변하지만 부피는 변하지 않는 경우, 모양이 변하는 비율을 나타낸다. 따라서 외력에 의해 물체의 모양이 변하기 어려운 정도를 나타내는 것으로, 물질에 따라 고유한 값을 가지며 이 값이 작을수록 같은 힘에 대해 큰 변형이 나타난다.G = τ/γ (MPa) ( τ : 전단응력, γ : 전단변형률 )▶토크 : 재료의 길이방향 축에 대하여 회전을 일으키려고 하는 모멘트T = r x F (Nm)Ⅲ.실험장비▶비틀림 모멘트 실험장치, 황동 중실축, 황동 중공축Ⅳ.실험순서첫 번째로 황동 중실축을 비틀림 시험기에 장착하고 양쪽을 고정한다.두 번째로 비틀림각을 5DEG 씩 증가시키면서 하중을 측정한다. 이로인해 토크를 계산한다.세 번째로 실험데이터를 이용하여 재료의 평균 전단탄성계수 값을 계산해 본다.네 번째로 황동 중공축으로 시편을 바꾸어 같은 실험을 반복한다.다섯 번째 앞선 실험에서 구한 전단탄성계수를 이용하여 재료의 극관성모멘트를 구하고 측정이 어려운 중공축의 내경을 알아낸다.여섯 번째 축의 길이변화가 비틀림 변형에 미치는 영향을 알아보기 위해 황동 중실축을 비틀림 시험기에 장착하고 한쪽만 고정시킨다.일곱 번째 토크는 0.15(Nm)로 일정하게 하고 시편의 길이를 0.3~0.5까지 0.05m씩 증가시켜 가면서 각 변화를 측정한다.여덟 번째 각각의 실험데이터를 이용하여 그래프를 그려 결과를 분석한다.Ⅴ.실험결과(1)황동 중실축에 비틀림 모멘트를 점진적으로 가하는 실험에 의하여 비틀림 모멘트와 비틀림 각 사이의 관계를 얻고 아래의 공식으로부터 재료의 전단탄성계수(G) 값을 구해본다.d = 3.25mm=0.00325m, L = 500mm=0.5m 모멘트 암길이=0.05m극관성모멘트 J={pi } over {32} D ^{4} ``=10.953*10 ^{ -12}하중(N)토크(N*m)비틀림 각(DEG )G:전단탄성계수(GPa)0.80.045DEG =0.0873rad20.92GPa1.70.08510DEG =0.175rad22.17Gpa2.40.1215DEG =0.262rad20.91Gpa3.00.1520DEG =0.349rad19.62GPa3.80.1925DEG =0.436rad19.9GPaG의 평균값:20.704GPa▶T-? 관계 그래프그래프분석.토크가 점점 증가할수록 비틀림각 역시 증가함을 확인할 수 있다.또 기울기는{theta} over {T } `=` {l} over {G`J} ````이므로 J와 L의 값이 일정하므로{ 1} over { G}의 비례함을 볼수가 있다.▶ TL과 J? 관계 그래프이 그래프의 기울기는G=` {T`l} over {J`` theta } 이므로 G의값이 그래프의 기울기를 의미한다.G의값은 상수이므로 그래프가 선형적으로 나옴을 확인할 수 있다.(2)황동 중공축으로 비틀림 모멘트 실험을 하여 극관성모멘트 J를 계산하여 측정이 어려운 내경을 알아낸다.외경 d = 3.25mm=0.00325m, L = 500mm=0.5m 모멘트 암길이=0.05m극관성모멘트J _{중공축} `=` {pi } over {32} (D ^{4} -d ^{4} )``(D:외경,`d:내경) 전단탄성계수 G = 38 GPa (이론값) ▶중공축 내경 평균값 2.45mm하중(N)토크(N*m)비틀림 각(DEG =rad)G:전단탄성계수(GPa)J(이론값)m^4J(측정값)m^4내경(측정값)중공축 내경(이론값)1.20.065DEG =0.0873rad20.92GPa9.043E-121.642E-11-2.1mm2.10.10510DEG =0.175rad22.17Gpa7.894E-1213.53E-12-2.36mm30.1515DEG =0.262rad20.91Gpa7.533E-1213.69E-12-2.43mm3.40.1720DEG =0.349rad19.62GPa6.409E-1212.41E-12-2.61mm3.60.1825DEG =0.436rad19.9GPa5.432E-1210.37E-12-2.74mm(3)축의 길이를 500, 400, 300mm로 변경하며 실험하여 축길이가 비틀림각에 주는 영향을 알아본다.길이(L)비틀림 각(DEG =rad)0.3011DEG =0.192rad0.3513DEG =0.227rad0.4014DEG =0.224rad0.4518DEG =0.314rad0.5019.5DEG =0.34rad▶그래프 분석그래프의 기울기는{theta } over {l} `=` {T} over {G`J} 이고 여기서 G,J,T의 값은 상수이므로 일정하게 값이 도출 되어야. 하지만 위의 그래프는 일정하지않으므로 실험 과정중 오차가 발생하였을 것이다.Ⅵ.토의이번 비틀림 시험은 원형 황동막대 시편을 이용하여 여러 가지 G J L ? T 에관하여 알아보는 실험이었다.(1) 황동 중실축의 전단탄성계수(G) 값을 구해볼 때 아래와 같은 오차가 발생하였다.황동중실축이론값측정값오차율38GPa20.704GPa45.5%이론값과 측정값과의 오차율이 45.5%가 됨을 확인 할 수 있다.이러한 오차가 나게된 원인으로는,첫 번째로 황동중실축 시편자체가 휘어있는 상태였기 때문에 이로인해 하중과 비틀림각의 측정에서 오차가 발생하였을 것이다두 번째로 같은 비틀림각을 주었지만 계속 실험을 할때마다 하중의 값이 다르게 나왔었다. 이로인해 하중측정장치로 인한 오차가 있을것이라고 추정된다.세 번째로 하중 뿐만아니라 비틀림각에서도 오차가 발생하였기 때문에 비틀림 측정장치로 인하여도 오차가 생겼을것이라고 추정된다.
H. 워터벤치Ⅰ.실험목적.압축된 유체로부터 기계적인 일을 생산하는 한 가지 방법은 유체를 가속시켜 높은 속도로 분출하는 압력을 이용하는 것이다. 이 실험에서는 물의 분출에 의해 생성되는 힘을 측정하고 분출구에서의 momentum flow rate를 비교할 수 있다.Ⅱ.실험이론.그림 1에 보여지는 것처럼 뾰족한 노즐이 수직 파이프의 끝에 위치해 있다. 이것은 베인(평판, 반구, 30°기운 평판)에 영향을 주는 물의 분출을 생성한다. 노즐과 베인은 투명한 실린더에 들어가 있고, 실린더의 바닥에는 탱크를 향해 배수구가 위치해 있다. 그림 1에서 나타내어지는 것처럼 베인은 추가 얹혀있는 지레에 의해 지지된다. 지레는 0(mm)의 위치에 추가 위치하면 평형위치에 놓여지게 된다. 베인 위로 물이 분출하며 그 충격에 의해 힘이 생성되면 지레가 평형 위치가 될 때까지 추를 움직일 수 있게 되어있다.Density of Waterrho=10^3kg/m^3Diameter of nozzel = 10mm = 0.01mCross-sectional area of nozzle, A = 78.5mm^2 =78.5*10^-6m^2Mass of jockey weight = 0.6kgDistance from center of vane to pivot of lever = 0.15mHeight of vane aboce tip of nozzle, s = 35mm = 0.035mu`=` {dot{m}} over {rho `A} (m/s)`u _{0} ^{2} `=`u ^{2} `-`2gs제트충격실험노즐로부터 분사되는 수맥 방향인 X축에 관해 평판 날개에 유속u _{0}(m/s)로 Qm ^{3}/s의 분류가 충격을 가한 후 β의 각도로 전향되면서 유속이u_{ 1}(m/s)가 된다고 가정하자. 날개를 치기 전후의 수맥의 고도차와 정수압 차는 아주 작으므로 거의 무시하면 날개를 향해 X방향으로 유입되는 수맥의 운동량은 Qu _{0}이며 날개를 떠나는 수맥이 가지는 운동량의 X방향 성분은 Qu_{ 1}cosβ 이다. 역학적 운동량의 원리란 충격 전후의 운동량의 변화율이 바로 충격력과 같음을 의미하므로F=rhoQ(u _{ 0}-u _{ 1}cosβ)날개로서 평판을 사용할 경우 β= 90°로 가정할 수 있으므로F=rhoQu _{ 0}한편, 반구형 컵을 날개로 사용할 경우에는 β = 180°로 가정할 수 있으므로 식은 다음과 같아진다.F=rhoQ(u _{ 0}-u _{ 1})전술한 바와 같이 분류가 날개를 치기 전후의 수맥의 고도차와 정수압차를 무시할 때u_{ 1}의 최대치는u _{0}가 되므로 반구형 컵이 받는 최대 충격력은F_{ max}=2rhoQu _{ 0}이번 실험에서 쓴 원뿔형 컵(conical cup)의 경우 받는 충격력은F=1.5rhoQu _{ 0}이다.저울추를 눈금의 영점으로부터 ym 만큼 이동 시켰을 때 저울대가 평형을 유지한다면 날개에 작용하는 충격력은 저울 받침점에 대한 저울추와 충격력의 모멘트를 다음과 같이 취함으로써 얻을수 있다. 결국,F X 저울대의 반침점으로부터의 날개중심까지 거리(y) = 저울추의무게 X yF= {저울추의무게*y} over {저울대의 받침점으로 부터의 날개중심까지 거리} y=Distance from center of vane to pivot of lever + 추위치 = 0.15m+ 추위치ShapeβF90dot{m} u _{0}1802dot{m} u _{0}1201.5dot{m} u _{0}Ⅲ.실험장비.▷ 워터벤치Ⅳ실험절차.1.지레가 수평의 위치에 올 수 있도록 추를 0(mm)의 위치에 놓는다.2.밸브를 열어 물을 공급3.추의 위치가 최대가 될 때까지 유량을 증가시켜 지레가 평형을 맞추도록 추의 위치를 조정한다.4.유속을 감속시키면서 추의 위치를 거의 평형의 위치로 맞추면서 5번에 걸쳐 눈금값을 읽는다.(베인을 교체하며 같은 실험을 반복한다.)Ⅴ.실험데이터.▷ Flat Plate실험번호유량(L)시간(초)추 위치(mm)125.0990225.069.520325.061.940425.048.560525.047.280▷ Conical Plate실험번호유량(L)시간(초)추 위치(mm)125.096.40225.082.420325.070.540425.062.560525.051.480▷ Hemispherical Plate실험번호유량(L)시간(초)추 위치(mm)125.0121.90225.077.220325.067.740425.061.360525.054.780Ⅵ.실험결과.Density of waterrho =10 ^{3`} kg/m ^{3} Cross-section area of nozzle, A = 78.5㎟ =0.00785㎡Diameter of nozzle = 10mm = 0.1m Mass of jockey weight = 0.6kgDistance from center of vane to pivot of lever = 0.15mHeight of vane above tip of nozzle, s =35mm = 0.035m유량(dot{m})=ρ * QQ=25L=25*0.001m ^{3}=0.025m ^{3}1L = 0.001m ^{3}▷ Flat PlateQty(L)t(s)y(m)dot{m}(kg/s)u(m/s)u _{0}(m/s)dot{m} u _{0}(N)F(N)25990.0350.253.183.070.775.8862569.50.0350.364.594.511.626.67082561.90.0350.405.15.032.017.45562548.50.0350.526.66.553.418.24042547.20.0350.536.756.73.559.0252▷ Conical PlateQty(L)t(s)y(m)dot{m}(kg/s)u(m/s)u _{0}(m/s)dot{m} u _{0}(N)F(N)2596.40.0350.263.313.200.835.8862582.40.0350.303.823.731.126.67082570.50.0350.354.464.381.537.45562562.50.0350.45.15.032.018.24042551.40.0350.496.246.183.039.0252▷ Hemispherical PlateQty(L)t(s)y(m)dot{m}(kg/s)u(m/s)u _{0}(m/s)dot{m} u _{0}(N)F(N)25121.90.0350.212.682.550.545.8862577.20.0350.324.0841.286.67082567.70.0350.374.714.631.717.45562561.30.0350.415.225.152.118.24042554.70.0350.465.865.82.679.0252▷ 실험값을 통한 그래프.Ⅶ.토의(실험값) (이론값)▶그래프 관찰.첫 번째로 실험값의 그래프에서 베인의 종류에따라 기울기가 약간씩 다름을 알수가 있다.두 번째로는 이론값과 실험값의 기울기를 비교해 보았을 때 실험값의 기울기가 처음에 일정하게 나오다가 뒤쪽으로 갈수록 일정하지 않음을 볼수가 있다.즉 오차가 발생함을 알수가 있다.세 번째로는 이론값에서는 기울기의 큰 순서가 Flat
