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대학물리실험 선운동량 보존 결과보고서 평가B괜찮아요

실험방법 실험 1. 타이머 영점 조절 에어트랙의 전원을 켜고 공기의 압력이 적당하도록 스위치를 조정한다. 에어트랙의 중앙에 글라이더를 올려놓고 에어트랙이 수평이 되도록 수평을 맞춘다. 포토게이트 타이머를 GATE mode에 놓는다. 에어트랙에 타이머 두 대를 가장 가깝게 설치하고, 글라이더를 살짝 밀어 에어트랙의 왼쪽에서 오른쪽으로 지나가도록 한다. 타이머의 시간을 그대로 두고 이번에는 반대로 오른쪽에서 왼쪽으로 지나가도록 살짝 밀어준다. 이때 타이머에 각각 측정된 시간 t1과 t2를 5회 측정하고 표에 기록한다. 타이머 1의 시간을 표준으로 하여 타이머 2의 시간을 5회 반복한 후 아래와 같이 보정한 C2의 평균값을 구한다. 이제부터 타이머 2에 의하여 측정된 시간은 C2를 미리 곱하여 기록하여야 한다. 그렇게 함으로써 두 타이머의 영점 조정이 동일하게 된다. 실험3. 완전 비탄성 충돌 글라이더에 추와 완충기를 모두 제거하고 니들을 글라이더에 각각 부착한다. 한 글라이더는 타이머 1~3cm정도 떨어진 곳에 위치시키고 다른 글라이더는 타이머 사이에 위치시킨다. 타이머 1쪽에 있는 글라이더를 살짝 밀어서 다른 글라이더와 충돌 후 결합하여 타이머 2를 지나가도록 한 후 측정된 시간을 3회 반복하여 표에 기록한다. 실험 2. 탄성 충돌 에어 트랙 상의 타이머 두 대는 글라이더 두 개가 들어가고 좌우로 3cm 정도 남도록 위치를 잡는다. 한 글라이더에 추(50g)를 두 개 얹어 무겁게 한 후 질량을 측정하고 다른 글라이더에는 완충기를 달아 가볍게 한 후 질량을 측정한다. 무거운 글라이더의 질량을 m2라고 하고 가벼운 글라이더 질량을 m1이라고 한다. 마찬가지로 글라이더의 길이를 측정하여 각각 L1과 L2라고 한다.

공학/기술| 2013.03.21| 10페이지| 3,000원| 조회(810)

홍익대학교, 대학물리실험 선운동량 보존 결과보고서, 홍익대학교 대학물리실험 ..

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대학물리실험 일당량 결정 결과보고서

열의 일당량 측정? 실험 목적열의 전기적 일당량 실험장치를 통하여 전기적인 일의 총량이 전부 열로 변환될때 열에너지는 수행된 일의 총량과 같다. 전기적인일과 열에너지 사이의 등가성을 이해하고 에너지 보존법칙에 의해 실제 줄-칼로리 단위의 관계식, 열의 일당량을 측정한다.? 실험 이론컵 내부에 장치된 열 저항선에 의해 물이 가열될때, 저항으로 부터의 주울열에 의해 물의 온도가 상승한다. 이때 주위로 부터 에너지 흡수 또는 손실이 없다고 가정하면, 에너지 보존법칙에 의해 저항에서 잃은 모든 에너지는 물속에 흡수된다.저항에 의해 손실된 에너지는여기서 P는 전력(P = Vi)이고, t는 전류가 흐른 시간이다. 물과 열량계가 얻은 에너지는여기서 Ti는 초기온도, Tf는 나중온도 m은 물의 질량, C는 열의 비열이다. 위의 에너지식은 등가이므로 전기적 일당량은[열량계의 물당량]그러나 전기적인 일은 물의 온도 뿐만 아니라 컵(용기)의 온도를 올리는데도 기여하였으므로 컵의 질량과 비열을 각각 M', C' 이라하면 식은의 형태로 써야 할 것이다. 편의상 용기를 C=1인 물로 생각하였을 때, 물에 해당하는 질량을 M 이라고 가정해보자. 열량계의 물 m1 (온도=T1) 과 뜨거운물 m2 (온도=T2)을 섞으면 최종 평형상태의 온도, T 의 물이 된다고 하면 열량계가 흡수한 열량은 m2 가 방출한 열량과 같으므로(m1+M)c(T-T1) = m2c(T2-T)여기서 M은 열량계의 물당량(용기,교반기,온도계 등을 물로 보았을때의 질량) 이라한다. 그러므로 용기까지 고려하여 열의 전기적 일당량은 다음과 같다.? 이론 보충설명(배경)물리적인 모든 반응에서 에너지라는 양이 보존된다는 것은 현재에는 그리 이상한 일이 아니다. 에너지는 우리가 키워온 개념이다. 약 150년 전에는 겉보기에는 관계가 없는 현상인 열과 운동사이에 밀접하고, 양적인 관계가 존재할것이라는 증거가 없었다. 열과 운동이 같은 것-에너지이지만 다른 형태로 보일 수 있다는 사실의 발견은 에너지라는 개념과 에너지 보존의 이해를 향한 최초의 가장 큰 발걸음이다.1798년 Bavaria의 Count Rumford는 열과 일이 서로 연관되어 있다는 것을 최초로 깨달은 사람이다. 그 당시에는 열은 질량이 없는 유체와 같은 열소(熱素; caloric) 라는 물질의 흐름에 의해 생긴다고 일반적으로 믿어왔다. 이러한 물질은 물체 내부에 존재한다고 믿어졌으며, 그것은 잘리거나 땅에 접촉되거나 또는 조각들로 나누어지면 조각들은 원래의 물체가 가지던 만큼의 열소를 갖지 못한다고 믿어졌다. 열소의 방출의 결과가 우리가 경험하는 열이라 생각했다.어느날 대포의 보링(구멍뚫기) 작업동안 Rumford는 보링기가 사용하기에 너무 무뎌져서 더 이상 쇠를 보링할수 없을 때에도 열이 만들어지는 것을 주목했다. 그러므로 열은 금속을 작은 조각으로 절단하는 것에 기인하지는 않는다. 사실 이것은 무한한 양의 열이 철과 보링기로부터 만들어질 수 있다는 것을 의미하고, 물질내에 있는 열소의 방출로 열이 생긴다는 생각과 일치하지 않는 것이다. Rumford는 드릴의 움직임과 열사이에 어떠한 관계가 있다는 것을 인식했다. 심지어 그는 열이 그가 관찰한 운동의 형태로 존재할수 있다는 그의 믿음으로부터 출발하여 논리를 좀 더 발전시켰다.1850년에 주울(Joule)의 실험이 있기 전까지는 Rumford의 견해가 일반적이었다. 줄은 마찰에 의해 측정된 일의 양이 측정된 열로 전환되는 다양한 실험을 하였다. 예를들면 줄은 열적으로 고립된 물통속의 회전날개를 돌리기 위하여 질량을 떨어뜨리기도 하였다. 줄은 질량이 떨어진 길이의 측정과 물의 온도변화를 통해 수행된 일에 따른 열의 발생을 결정하였다. 이러한 많은 실험을 통해 역학적인 일과 발생하는 열 사이의 비가 일정함을 보였다. 오늘날의 단위로 줄의 결과는 다음과 같다.1 Calorie = 4.186 Joule줄의 결과는 오늘날 측정된 값과 약 1% 정도 내의 오차가 있다. (calorie는 이제 4.184 joule과 같다고 정의된다) 이러한 일련의 실험들이 줄이 유도한 모든 물리과정에서 에너지가 보존된다는 일반적인 이론을 이끌어냈다.목적, 실험이론있는 페이지에 붙이자~? 기구 및 장치? 전원장치, 저울을 제외한 실험도구※ 10V, 2A를 사용하려고 하였으나, 실제 측정시 근사치인 10.2V, 1.99A를 사용하였다.? 열량계, 교반기, 저항, 온도계, 젓개, 저울, 비커, 전원장치? 전원장치의 전압, 전류가 실험에 지시한 (10V, 2A)값과 틀린 이유?- 기기의 오류인지는 모르겠으나, 근사치값 외에는 고정이 불가능했다.? 실험방법? 열의 물당량 측정? 실온 정도의 물 150g을 비커에 담아 이물의 질량 m1을 측정하여 기록하고 열량계 속에 붓는다. 이물을 젓개로 1분정도 천천히 잘 저은 후 전체가 일정한 온도가 되었다고 생각될 때의 온도 T1을 측정하여 기록한다.? 비커에 실온보다 20℃ 정도 높은 온도의 물 약 150g을 붓고 저울에 달아 물의 질량 m2와 온도T2를 측정하여 기록한다. 이 물을 열량계에 넣고 젓개로 1분 정도 천천히 잘 저은후, 일정한 온도가 되었다고 생각될 때의 온도 T3를 측정하여 기록한다.? 1,2 과정에서의 두 비커(300g)을 열량계에 붓고, 교반기를 이용하여 3분간 잘 저어주고 잘 섞였다고 판단되었을 때 온도를 측정하여 기록한다.? 외부에 대한 열 손실이 없다고 가정하면 열량계의 물당량 M은? 이 되며, 이를 계산 하여 기록한다. 물당량의 단위는 g이다.? 열량계의 물을 완전히 비운다.? 열의 일당량 측정? 전원이 차단되어 있는지를 확인하고 회로를 구성한다. 전원 장치의 손잡이를 완전히 반시계 방향으로 돌려 0V가 되도록 한다.? 그리고 실온의 물 약 300g을 비커에 넣고 저울로 측정하여 물의 질량 m을 기록한다.(수도에서 물을 받은 후 수분정도 기다려 실온과 같아지도록 한다.)? 전원장치를 켜고 손잡이를 돌려 전류가 2A, 그리고 전압은 10V가 되게 한 다음 전원을 끈다.? 물을 3분정도 잘 저은 후 물의 온도록 측정하여 기록한다.? 전원장치의 전원을 켬과 동시에 초시계를 작동시킨다.? 교반을 지속적으로 해주면서 1도 올라갈 때 마다 시간을 측정하여 기록한다.? 주의사항? 뜨거운물에 화상 입지 않도록 주의한다.? 2개 온도계의 초기온도가 같은지 확인한다.? 실온의 물에 두 개를 꽂아 평균값을 0점으로 한다.? 전원장치를 조작할 때 몸에 전류가 안흐르게 주의한다.? 선을 다 연결한 후 전원을 ON하며 이때 절대 물 묻은 손으로 조작 하지 않는다? 온도계를 열량계 내부에 있는 저항에 너무 가까이 닿지 않게 한다.? 저항의 발열이 온도계에 영향을 미칠 수 있다? 교반을 해줄 때 천천히 교반해주어 교반기와 물 사이에 마찰열을 최소화한다.? 열 평형을 이룰 수 있게 충분한 시간을 갖고 교반한다.? 열량계의 뚜껑이 잘 움직이지 않도록 잘 고정한다.? 교반기를 저을 때 저항이 닿지 않는지 확인 한다.? 저항을 통해 물의 온도를 높여줘야 하므로 저항이 물에 잠겨있는 상태여야 한다.? 교반기를 저을 때 젓개의 플라스틱부분을 잡고 저은다.? 전기가 통하지 않지만 혹시모를 사고를 대비해서 플라스틱 부분을 잡자.? 교반기통의 구성 도면은 아래 그림을 참조? 실험결과? 측정값? 열량계의 물당량 결정열량계의 물당량 결정m1(찬물)140 gT1(찬물)27 ℃m2(더운물)144.2 gT2(더운물)47 ℃T3(열평형)34 ℃127.8g? 열의 일당량 측정열의 일당량 측정물의질량(m)196.5g처음온도 T21℃공급전류I1.99A공급전압 V10.2V온도변화 ΔT1℃2℃3℃4℃5℃6℃시간 t (s)68.6 sec143.6 sec223.1 sec304.9 sec376.9 sec453 sec? 실험결과 사진(물당량 결정)

공학/기술| 2013.03.21| 11페이지| 2,000원| 조회(400)

결과보고서, 대학물리실험, 일당량 결정 결과보고서, 홍익대학교 대학물리실험, 홍..

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대학물리실험 관성모멘트 평가A+최고예요

관 성 모 멘 트? 실험 목적회전체의 회전 각속력을 측정해서 에너지 보존법칙을 이용하여 원반과 막대, 질점의 관성모멘트를 측정하고 물리적 의미를 이해한다.? 실험 이론n개의 질점으로 구성된 강체가 고정 축 주위를 각속도 ω로 회전하면, 총 운동에너지 K는여기서 I는I는 관성모멘트이고는 회전축으로부터의 거리다. 연속적인 질량 분포의 경우의 관성모멘트는아래의 그림과 같은 장치에서 질량 M인 추가 정지상태로부터 시간 t동안에 h만큼 떨어지면서 원판을 회전시키면 에너지 보존 법칙에 의해v는 추가 h만큼 내려왔을 때의 속도로서 등가속운동을 하므로식에서 a는 가속도이며, 속도 v는ω는 회전축의 각속도로서여기서 R은 회전축의 반지름이다.위의 식들을 대입하면 회전체의 관성모멘트 I는 다음과 같다점질량원반원통관성모멘트평행축정리여기서은 질량 중심을 지나는 축에 대한 관성 모멘트, d는 평행한 두 회전축 사이의 수평거리, m은 회전물체의 질량이다.? 기구 및 장치? 수평 막대, A자형 지지대, 도르레, 줄자, 초시계? 추와 추걸이, 원반, 원통, 버니어 캘리퍼, 수준기, 나사? 실험 방법? 실험1. (점질량)? 수평 막대를 회전장치의 중앙에 수평으로 고정한다.? 수준기를 통하여 수평여부를 확인하고 수평을 맞춘다.? 실의 한쪽은 도르래에 연결하고 다른 쪽 끝은 회전축에 감는다.? 실을 감은 회전축의 반지름 R을 측 버니어캘리퍼로 측정하여 기록한다.? 점질량 m1과 m2를 측정하여 기록한 후 수평 막대의 양쪽에 회전축으로부터 거리(r) 8cm인 위치에 고정한다.? 추걸이에 추를 달고 실을 회전축에 고르게 감아서 추가 임의의 기준점에 있도록 한다- 이때 임의의 기준점이란 회전축에 감긴 실과 수평막대가 평행을 어느정도 이룰때의 위치를 말하며, 한번 정한 기준점은 고정? 추걸이로부터 바닥까지의 거리 h를 측정하여 기록한다.? 초시게를 누름과 동시에 추가 낙하하여 바닥에 도달할 때까지 시간 t를 3회 측정하여 기록한다.? 사각 추 사이의 거리 r(10, 15, 20cm)를 변화시키면서 낙하 시간을 측정한다.- 추사이의 거리가 변할때마다 임의의 기준점도 다시 정한다(실과 평행이 되도록)? 수평 막대로부터 사각 질량을 제거한 후 수평 막대만을 이용하여 시간를 기록? 측정된 실험데이터를 근거로 관성모멘트와 이론과 실험값 사이의 상대 오차를 구한다.? 실험2. (원반)? 수평 막대를 회전축에서 제거한다.? 원반의 질량과 반지름을 측정하여 기록한다.? 원반면의 평평한 부분이 아래 방향으로 향하게 하여 회전축에 올려 놓는다.? 추걸이에 추를 달고 실을 회전축에 고르게 감아서 추가 임의의 기준점에 있도록 한다.- 이때 임의의 기준점이란 회전축에 감긴 실과 수평막대가 평행을 어느정도 이룰때의 위치를 말하며, 한번 정한 기준점은 고정? 초시계를 누름과 동시에 추가 낙하하여 바닥에 도달할 때까지 시간 t를 3회 반복 측정하여 기록한다.? 실험값을 근거로 관성모멘트 이론값과의 상대 오차를 구한다.? 실험3. (원반+원통)? 안쪽 반지름바깥쪽 반지름원통의 질량을 측정하여 기록? 원반 위에 원통을 올려 놓는다.? 추걸이에 추를 달고 실을 회전축에 고르게 감아서 추가 임이의 기준점에 있도록 한다.- 이때 임의의 기준점이란 회전축에 감긴 실과 수평막대가 평행을 어느정도 이룰때의 위치를 말하며, 한번 정한 기준점은 고정? 초시계를 누름과 동시에 추가 낙하하여 바닥에 도달할 때까지 시간 t를 3회 반복 측정하여 기록한다.? 실험값을 근거로 관성모멘트 이론값과의 상대 오차를 구한다.? 실험4. (평행축 정리)? 원반과 원통을 제거하고 수평막대를 올리고 다시 수준기를 이용하여 수평 확인? 둥근 모양의 나사를 회전축으로부터 d=5cm 되는 지점에 단단히 고정시킨 후 그 위에 원반을 설치한다. 이때 원반의 평평한 면이 위 방향으로 향하게 설치? 초시계를 누름과 동시에 추가 낙하하여 바닥에 도달할 때까지 시간 t를 3회 반복 측정하여 기록한다.? 실험값을 근거로 관성모멘트 이론값과의 상대 오차를 구한다.? 주의사항? 평행축 정리 실험시 둥근모양 나사가 헐거워 잘 고정이 안되므로 매 실험시 꽉 조여서 낙하 사고에 대비한다.? 회전축에 막대를 수평으로 고정한다.(실험 장비는 언제나 수평이 맞게 맞춘다.)? 실이 회전축에 감길 때 나란히 감겨야 정확한 실험을 할 수 있다.? 추를 낙하시키기 전 정지 상태 유지(낙하하는물체의 초기 속도는 0 )? 추의 낙하위치를 항상 일정하게 유지한다.? 양쪽에 질량 m인 물체를 버니어 캘리퍼를 이용하여 축 중심으로 부터 같은 거리에 위치 시킨다.? 두 번째, 세 번 째 실험시 원반의 상하방향에 유의 한다. D 모양의 홈이 위로, 베어링이 아래로 향하게 한다. 조심스럽게 끼워야 하며 절대로 두드려서 끼워선 안된다.? 실험결과? 실험1. (점질량, 회전축의 반지름 R = 0.88, 점질량 = 0.177/2 = 0.0885)횟수측정측정실험값이론값상대오차(%)199.987.6555.1819.3919.45163683.7817.13126903.336780.5035526.4-3.5319.7219.2521020.520.41180186.5653283.2855510.04.0120.4320.331524.2323.86246278.94119375.7124897.54.4223.2224.1342028.5928.62354460.99227557.7222040.02.4928.928.38? 실험2. (원반)횟수I 측정상대오차(%)199.987.61420.811.3414.5914.893395908.3591354.314244.99214.91315.18? 실험3. (원반과 원통)? 원통의 안쪽 반지름5.375? 원통의 바깥쪽 반지름6.37횟수I 측정상대오차(%)199.987.61429.918.5718.64150276.51141020.12126.56218.84318.51? 실험4. (평행축 정리)? 거리 d = 5횟수MhI 측정상대오차(%)199.987.61420.811.624.7624.8139312.279131111.424-6.254875224.97324.69? 실험값 계산? 식(4)를 이용하여 각 경우의 관성 모멘트을 계산한다.(표에 작성)? 과의 상대 오차를 구한다(표에 작성)? 표의 데이터를 이용하여과의 그래프를 그려라.? 최소제곱법을 이용하여 기울기를 구하고, 이를와 비교하라.※과 반지름에 대한 그래프? 결과 및 고찰? 오차의 원인? 회전축과 도르레 사이에 낀 미세한 이물질? 실험도중 삼발이 지지대의 진동(흔들림)

공학/기술| 2012.08.20| 10페이지| 3,000원| 조회(482)

홍익대학교, 대학물리실험, 관성모멘트 측정, 물리실험 결과보고서, 대물실, 대학물..

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대학물리실험 중력가속도 단진자 에어트랙(2개 보고서)

중 력 가 속 도? 목 적뉴턴의 제2법칙(F=ma)을 사용하여, 지구의 중력장에 의해 발생하는 중력가속도를 마찰이 거의 없는 에어트랙과 포토게이트 타이머, 단진자를 이용하여 마찰이 없는(가정) 등가속도 운동을 실험해봄으로써 중력가속도를 실제로 측정해본다.? 실험 이론? 에어트랙? 단진자 운동? 기구 및 장치(에어트랙)? 에어트랙 및 포토게이트 타이머, 악세서리 타이머? 실험도구 사진? 글라이더, 질량 추, 줄자, 버니어캘리퍼, 공기 공급기? 버니어켈리퍼 길이 측정? 기구 및 장치(단진자 운동)? 단진자, 포토게이트 타이머, 악세사리 포토게이트 타이머, 버니어캘리퍼, 줄자? 실험방법? 에어트랙? 공기공급기의 전원을 켜고 세기를 4로 조정한다.? 글라이더를 에어트랙위에 살짝 올린 뒤 수평여부를 맞춘다.- 글라이더가 어느 한쪽으로 기울지 않을 때가 수평상태- 공기공급기가 켜진 상태에서 글라이더를 올려놓아야 함? 에어트랙의 두 다리사이 길이를 측정한다(측정값을 d로 기입)? 버니어캘리퍼를 이용하여 받침추의 두께(h) 글라이더의 길이를(L) 측정한 뒤글라이더의 질량을(m) 측정한다? 에어트랙위에 포토게이트 타이머와 악세서리 타이머를 설치한다.- 포토게이트 타이머를 경사도가 높은쪽으로 설치한다.- 두 타이머의 거리는 80cm로 정확해야 하며 위치는 상관 없다.- 포토게이트 타이머 설치시 글라이더를 이용하여 정확한 지점을 찾아 설치한다.? 포토게이트 타이머를 Gate 모드로 놓고 Reset버튼을 누른다.? 글라이더를 에어트랙의 위에 올려놓고 실험을 시작한다.? 포토게이트 타이머를 통과하는 시간T _{1}과 악세사리 타이머를 통과하는 시간T _{2}를 기록한다? 글라이더에 질량추를 추가하여 6~8 과정을 반복한다.- 글라이더에 20g(실험값 : 19.9g)을 추가하여 총 199.7g의 질량으로 6~8 과정 반복- 글라이더에 100g(실험값 : 99.9g)을 추가하여 총 279.7g의 질량으로 6~8과정 반복- 글라이더에 120g(실험값 : 119.9g)을 추가하여 총 299연직면 상에서 진동하도록 한다.? 포토게이트 타이머를 1. Time모드 2 Pendulum mode로 선택하고, 시작 버튼을 누른다.? 포토게이트 타이머를 이용하여 주기 T를 5회 측정하고 기록한다.(삑-삑-삑 소리가 3번날 때가 한 주기이다.)? 진자의 길이를 75cm, 100cm로 조정하여 고정시킨뒤 3~5과정을 반복한다.? 주의 사항(에어트랙)? 에어트랙의 수평을 맞춘 뒤 측정을 한다.? 글라이더가 어느 한쪽으로 기울지 않을 때가 수평상태? 공기공급기를 켜고 글라이더를 올린다? 공기공급기 없이 글라이더를 올려 운동할 경우 에어트랙에 손상이 간다.? 글라이더와 포토게이트 타이머를 사용하여 타이머간의 거리 D(80cm)를 맞춘다.? 포토게이트 타이머의 측정 모드가 Gate 모드인지, 측정전 Reset되어있는지 확인? 글라이더가 세이프가드에 튕겨 포토게이트 타이머를 다시 통과하지 않도록 주의? 출발점의 위치를 고정시킨다.? 출발점의 위치는T _{1}보다 높은 지점 아무곳이나 상관없으며, 한번 지정한 출발점은실험시 고정되어야 한다.? 글라이더가 운동중 공기조절기의 세기가 변하지 않도록 주의한다.? 포토게이트 타이머T _{1}의 위치를 경사도가 높은쪽으로 한다.? 주의사항(단진자 운동)? 줄의 길이를 조절할 때 구의 반지름을 포함해서 넣는다. 즉, 구의 중심까지의 거리? 포토게이트 타이머 설치시 자와 평행이 유지되도록 설치한다.? 사선이 되지 않도록 양쪽 측면에서 잘 살펴본다.? 자의 모서리가 뾰족하므로 눈을 다치지 않도록 주의한다.? 추를 진자운동 시킬 때 사람의 손으로 하는 것이니 단지자 양옆에 두명이 서서한명은 수직이 맞는지 봐주고 한명은 5cm까지 당겨서 추를 놓는다.? 줄의 길이를 재고 추를 고정시킬 때 느슨하게 고정되어 길이가 변경 될 가능성이높으므로 최대한 팽팽하게 당겨서 줄을 고정시킨다.? 실험결과(에어트랙)? 측정값h = 1.8cmd = 100cmsin theta = {h} over {d} = 0.018D = 80cmL = 12.95cmm(g)t ^{2} )F=ma _{avg}(dyne)F _{g} =F/sin theta (dyne)180(179.8)0.4230.6330.21130.5961.3317.6617.733187.96177108.610.4220.6320.21030.6661.6217.850.4220.6330.21130.6661.3317.630.4230.6330.21030.5961.6217.880.4220.6330.21130.6661.3317.63200(199.6)0.4230.6330.21030.5961.6217.8817.693531.17196176.100.4220.6330.21130.6661.3317.630.4230.6340.21130.5961.3317.660.4220.6330.21130.6661.3317.630.4230.6340.21130.5961.3317.66280(280.2)0.4210.6310.21030.7461.6217.8317.895012.34278463.510.4220.6320.21030.6661.6217.850.4210.6310.21030.7461.6217.830.4220.6320.21030.6661.6217.850.4220.6310.20930.6661.9118.08300(300)0.4220.6320.21030.6661.6217.8517.855354.55297475.200.4220.6320.21030.6661.6217.850.4210.6310.21030.7461.6217.830.4220.6320.21030.6661.6217.850.4220.6320.21030.6661.6217.85? 실험값 계산F`=`ma`=`F _{g} sin theta ```````````` RARROW ``````````F _{g} = {ma} over {sin theta } `=`mgF _{g}? 대m의 그래프를 그려라.F _{g}? 대m의 그래프가 직선관계를 보이는가?- 점사이를 최대한 근접하게 지나가는 직선. 최소제곱해 였던가??? 그래프가 원점을 통과하는가?- 위의 그래프에는 나타나지 않았지만 원점을 통cm/s ^{2}1`dyne`=`1g``cm/s ^{2}#``````````````````````````````````````````` downarrow (10 ^{2} )````````````````1`dyne`=`10 ^{-5}#```````````1N``=`1kg``m/s ^{2}? 상대 오차상대오차= {|g _{측정값} -9.8|m/s ^{2}} over {9.8m/s ^{2}} TIMES 100=1.02`%? 실험결과(단진자 운동)? 측정값진자의길이L(m)0.50진자의길이L(m)0.75진자의길이L(m)1.00진폭 (m)0.05진폭 (m)0.05진폭 (m)0.05횟수주기 T(s)횟수주기 T(s)횟수주기 T(s)11.413411.736512.013421.412321.738622.012331.412831.738032.011941.412341.738442.013351.412351.738652.0135평균1.4126평균1.7380평균2.0129? 실험값 계산? 각각의 주기의 길이l에 대한 주기T의 평균값을 계산한다l? 축을 x축으로 하여T ^{2} 대 l의 그래프를 그려라진자의길이L(m)0.50진자의길이L(m)0.75진자의길이L(m)1.00진폭 (m)0.05진폭 (m)0.05진폭 (m)0.05T평균1.4124T평균1.7383T평균2.0132T21.99550T23.02071T24.05169? 이 그래프의 기울기로부터 중력가속도 g를 계산하라.g _{측정값} = {4 pi ^{2}} over {(기울기)} =`9.7821``m/s상대오차= {|g _{측정값} -9.8|m/s ^{2}} over {9.8m/s ^{2}} TIMES 100=0.1831`%? 참고문헌? http://class.phys.psu.edu/250labs/Acceleration%20of%20Gravity-Sp10.pdf? http://phya.snu.ac.kr/? http://quanta.kyunghee.ac.kr/? 인하대 물리자료 실험실(http://physics.inha.ac.kr/)? 대o7KeE7J6Q7Jq064+Z&enc=utf8&section=kin&rank=1&search_sort=0&spq=0&pid=g3/vO35Y7vNssbaI7u8ssc--203710&sid=T3-Dd8yvf08AAGF6EHI? 대학물리실험(북스힐, 서울, 2012), P. 73 ~ 80, P. 82 ~ 84? 결과 및 고찰실험결과를 통해서 중력가속도는 물체의 질량에 관계없이 항상 일정한 값을 가진다는 것을 알수 있었다. 물체에 작용하는 알짜힘은 중력과 수직항력과 마찰력의 합으료 물체의 운동과 관계없이 항상 일정한 값을 가지기 때문에 물체의 가속도는 일정한 값을 가지게 된다는 것을 알수 있었다.(에어트랙에서는 마찰력이 거의 없음)알짜힘 = 중력 + 수직항력 + 마찰력= 중력의 수평성분(빗면방향성분) + 마찰력(수직성분 = -수직항력 상쇄)ma = mgsin0 (-뮤 x mgcos0)ma = masin0 mg=ma / sin0따라서 g = a/sin0 이므로 중력가속도는 질량에 관계없이 일정한 값을 가짐중력가속도를 측정하기 위한 실험은 여러 가지가 있지만 에어트랙처럼 빗면을 이용하여 중력가속도를 측정하게 되면 빗면에 물체를 미끄러지게 했을떄 속력은 느리지만 일정한 등가속운동이 가능하기 때문에 다른 실험들에 비해 쉽게 중력가속도를 측정할수 있었다고 생각한다. 중력가속도를 측정했을 때 알고 있는 이론값(9.8 )보다 값이 작게 나올것이라고 예상했지만 실제 중력가속도와 거의 차이가 없었다. 그 이유로는 에어트랙의 평행, 포토게이트 타이머의 정확한 설치 등 오차요인을 최대한 줄였기 떄문에 정확한 실험이 가능했었던 것 같다.? 질 문? 이 실험에서 글라이더의 가속도가 일정하다고 가정하였다. 이것이 타당한 가정인가? 어떻게 검증할 수 있을까?=> 가속도가 일정하다는 것은 등속도 운동을 말한다.등속도 운동이란 등속직선운동을 말하며, 속도가 일정하더라도 운동 방향이 변하는 등속운동과는 역학적으로 엄밀히 구별된다. 등속도운동은 가속도가 0인 운동이므로 질점(質點)일 경우에는 힘이 다.

공학/기술| 2012.08.20| 12페이지| 4,800원| 조회(1,996)

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대학물리실험 구심력 측정

구 심 력 측 정? 목 적질량, 회전 반경 등의 회전 운동 변수가 달라질 때 구심력을 측정하고, 구심력과 회전운동 변수, 반지름과의 관계를 알아보고 이해한다.? 실험 이론아무런 외부힘이 작용하지 않으면 물체는 등속직선운동을 한다. 물체의 운동방향을 바꾸려면외적인 힘이 필요하다. 운동방향에 수직으로 작용하는 일정한 크기의 외부힘이 작용하면물체는 등속원운동을 하게 된다. 이렇게 원의 중심방향으로 작용하여 원운동을 유지하는힘을 구심력이라 한다. 구심가속도는 물체에서 원의 중심방향으로 작용하는 구심력에 기인한다. 이 힘의 크기는 뉴튼의 제2법칙에 의해 F는 다음과 같이 정의 할수 있다. 만약, 이 힘이존재하지 않는다면 물체는 등속원운동을 하지 않을 것이다. 구심가속도와 구심력은 벡터량이고 크기는 일정하지만, 방향은 항상 원의 중심을 향하고 수시로 변한다.- 일정한 속력으로 가속운동을 하는 동안 원주 둘레를 도는 물체의 주기 :[물체의 윈운동과 구심력]? 기구 및 장치? 포트게이트 타이머 설정법? 1번 Select Measurement -> Time 모드로 변경? 2번 Select Mode -> pendulum mode 로 변경? 3번 눌러서 측정? 3번 누를시 “삑삑삑” 소리가 3회 나는 이유?(수업 시간 중 Quiz)-> 회전 막대가 1주기 다 돌았을음 알려준다.(처음, 반바퀴, 한바퀴 회전시 각 1회씩 총 3회 소리가 발생)? 실험방법? 구심력장치의 회전막대의 중심에 수준기를 놓고 구심력 장치의 수평을 맞춘다.? 보조대를 중심대로부터 r=0.17m인 위치에 설치한다.? 구심력장치 모터의 빨간선을 +에 검은선을 - 전원장치 단자에 연결하고 포토게이트 타이머도 전원장치에 연결한다.? 3중 고리 추의 질량(M)을 저울에 측정하여 기록한다.(0.2012kg)? 3중 고리 추를 실로 보조대에 매달고 중심대에 달려있는 용수철에 또 다른 실로연결한다.? 회전막대 끝에 도르래를 설치한다.? 추와 추걸이의 질량(m)을 저울에 측정하여 기록하고 3중 고리 추와 연결한 뒤도르래에 걸친다.(0.0547kg)? 중심대 윗부분에 달린 나사를 조절하여 3중 고리 추가 보조대의 중심에 오도록조절한다.? 지시 받침대를 흰색 지시 원반과 일치하도록 조절한다.? 도르래와 추와 추걸이를 제거한다.? 포토게이트 타이머를 time -> pendulum mode 선택하고, 시작 버튼을 누른다.? 전원을 켜서 흰색 지시 원반이 지시받침대와 수평이 되도록 회전 속력을 조절한다.? 회전막대가 1회 회전할 때 걸린 시간을 포토게이트 타이머로 측정한다.※ 측정 시작시 소리가 3회 나는 이유는 기구 및 장치 참조? 위의 과정을 5회 반복한후 평균값을 이용하여 주기 T를 얻는다.? 추와 추걸이의 질량을 0.0341kg으로 변환하여 8-14번 과정을 반복한다.? 추와 추걸이의 질량을 0.0240kg으로 변환하여 8-14번 과정을 반복한다.? 보조대의 위치를 r=0.19m, 0.21m 로 변화하고 각각 5-16번 과정을 반복한다.? 주의사항? 회전스탠드의 나사들이 회전 중 빠지지 않도록 잘 조여준다.? 추의 질량 측정시 저울의 0점을 확인한다.? 수준기로 수평을 맞추고 회전막대를 90도 회전하여도 수평이 깨지지 않는지 확인한다.? 삼중추의 실이 평행상태를 유지하는지 실과 눈높이를 맞춰 정확하게 확인한다.? 회전막대를 회전시킬 때 구심력에 의해 인디케이터가 가려질 때까지 측정하는데눈높이를 인디케이터 수준으로 낮추어 관찰한다.? 추와 추걸이의 무게를 잴때 함께 저울에 올려서 재도록 한다.? 회전 막대 회전 시 얼굴이 다치지 않도록 조심한다.? 밴드를 너무 단단하게 설치하면 중심체가 회전하지 않으므로, 적절한 탄력을갖도록 한다.? 전동장치에 감겨져있는 실이 풀려서 꼬이지 않도록 실의 매듭을 잘 지은 뒤실험을 시작한다.(본래의 구심력 측정에는 전동축에 실이 없다고 하셨음)? 실험 결과? 측정값실험1 (M, mg : 일정, r : 변화)3중 고리 추의 질량(M)(kg)0.2012추와 추걸이의 질량(m)(kg)0.0547반지름 r (m)주기 T (s)T2 (s2)0.171.62202.63090.191.70852.91900.211.80033.2411실험2 (M, r : 일정, mg : 변화)3중 고리 추의 질량(M) (kg)0.2021반지름(r) (kg)0.1700m (kg)T (s)0.02402.24500.03412.05110.05471.6220실험3 (mg, r : 일정, M : 변화)추와 추걸이의 질량(m) (kg)0.0547구심력(F=mg) (※g=9.8m/s2)0.5361반지름(r) (m)0.19003중 고리 달린 추의 질량 M (kg)2.20121.70850.15151.42870.10121.1418? 실험값 계산? 실험 1(M, mg : 일정, r : 변화)- 추와 추걸이의 무게(mg)는 용수철에 작용한 구심력과 같다. 질량(m)에 중력 가속도(g)를 곱한 구심력 F를 계산하여 기록한다.(g=9.8m/s2)- r과 T 의 그래프를 그리면 다음식을 만족하는 직선을 얻을 수 있다.r=(F/4π2M)T2- 최소제곱법으로 이 직선의 기울기를 구하고, 기록한다.- 기울기로부터 구심력 F를 계산하여 기록한다. (F=기울기*4π2M)- 상대오차를 계산한다※ 최소제곱법 : 최소제곱법은 실제로 관측된 값과 이론적으로 가정된 기대값의 편차제곱 합을 최소로 함으로써 ‘모집단에서의 값’(파라메터)을 추정하는 방법N회 측정한 측정값 y1,y2,...,yn이 어떤 다른 측정값 x1,x2,...xn 의 함수라고 추정할 수 있을 때, 측정값 yi와 함수값 f(xi)의 차이를 제곱한 것의 합이 최소가 되도록 하는 함수 f(x)를 구하는 것이 최소자승법의 원리이다.수많은 데이터들이 일정한 규칙성을 갖지 못한다면, 이 실험은 아무런 의미를 갖지 못한다. 따라서, 데이터들의 유용성을 판단하기 위해서 가장 먼저 해야할 작업은, 두 변수 간에 상관관계가 있는지, 만약 있다면 어떤 상관관계를 갖고 있는지 찾아보는 것이다. 상관관계를 함수로 표현할 수 있다면, "이 실험에서 나온 데이터를 분석했더니 이런 규칙이 있더라."라고 말할 수 있다.구심력(mg)0.5361 (N)기울기0.0655기울기로부터 구한 구심력F0.5203 (N)상대오차2.9500 (%)? 실험2 (M, r : 일정, mg : 변화)- 추와 추걸이의 무게(mg)는 용수철에 작용한 구심력과 같다. 질량(m)에 중력 가속도(g)를 곱한 구심력 F를 계산하여 표에 기록한다.- T2의 역수를 계산하여 표에 기록한다.- 구심력 F와 1/T2의 그래프를 그린다. 이는 다음식을 만족하는 직선이 된다.F=(4π2Mr)/(1/T2)- 최소제곱법을 이용하여 기울기를 구하고, 이를 표에 기록한다.- 기울기의 예상값 을 계산한다.- 측정한 기울기와 이론적으로 계산한 기울기와의 상대 오차를 계산한다.M (kg)F (N)1/T2 (s-2)기울기(실험)기울기(이론)(=4π2Mr)상대오차 (%)0.02400.23520.19840.98531.350327.030.03410.33420.23770.05470.53610.3801? 실험3 (mg, r : 일정, M : 변화)- 각각의 질량 M에 대하여 구심력 F를 계산하여 표에 기록한다.F=(4π2Mr)/T2- 추와 추걸이의 무게(mg)는 용수철에 작용한 구심력 F와 같다. 질량(m)에 중력가속도(g)를 곱한 구심력을 계산하여 표에 기록한다.- 계산한 구심력 F와 mg 사이의 상대 오차를 계산한다.M (kg)F (N)mg (N)상대 오차 (%)0.20120.51700.54003.55000.15150.55703.86000.10120.58208.6200? 참고문헌? 대학물리실험(북스힐, 서울, 2012), P. 99 ~ 103? http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=729739? http://kin.naver.com/qna/detail.nhn?d1id=1&dirId=102020101&docId=114135092&qb=7JeR7IWAIOy1nOyGjOygnOqzseuylQ==&enc=utf8&section=kin&rank=1&search_sort=0&spq=0? http://ruah.tistory.com/attachment/494faa9c8419aEH.ppt- THE END -? 결과 및 고찰? 모든실험에서 오차가 발생? 조작상의 원인- 수평계로 100% 정확한 수평을 맞추기가 힘듬- 3중고리 추 와 보조대의 평형이 사람의 눈대줌으로는 완벽하게 일치시키지 못함- 지시 원반과 지시 받침대의 평형 역시 완벽하게 일치시키지 못함

공학/기술| 2012.08.20| 9페이지| 1,500원| 조회(410)

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