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[KAIST] 분자생물학 Rho factor와 분자생물학

ContentsⅠ. Introduction-2-Ⅱ. RNA 합성과 Rho factor -3-1. RNA polymerase-3-(1). Termination-3-2. Rho protein -3-(1). RNA 합성에 사용되는 Rho factor (2). Endosome의 dynamic을 조절하는 rho proteinⅢ. Discussion-4-Ⅳ. Bibliography -5-Ⅰ. Introduction2007년 봄 학기 분자생물학 시간에 RNA 합성 과정을 배우던 도중 RNA 합성에는 여러 가지 factor들이 중심적인 작용을 함으로써 RNA의 합성을 제어한다는 내용을 보았다.이 factor들은 RNA polymerase와 작용하면서 조절 작용을 수행한다. factor들에는factor,factor , NusA protein 등이 있는데 이 중 본인은 모든 반응의 종결이 단순히factor, 즉protein라는 것 하나에 의해 조절된다는 내용을 보게 되었다. 이에factor는 다른 factor들과는 다른 specific한 성질과 특성이 있을 것이라 판단, 조사하기 시작했다. RNA 합성에 사용되는factor의 성질을 분석하고 이를 응용한다면 다른 생물학적인 부분의 조절에 이용할 수 있을 것이라 생각했기에 연구하였다.Ⅱ. rho factor의 특징과 역할1. RNA 합성RNA 합성 단계는 주형 DNA의 프로모터 부분에와 결합한 RNA polymerase가 부착하여 전사 시작 부위를 인식한다. 여기에 NTP가 점차 붙어서 RNA 사슬은 신장되게 되며factor는 방출되게 된다. 신장되는 RNA 사슬에 NusA가 결합하게 되어factor와 RNA polymerase와의 결합을 촉진하게 되고factor와 결합한 RNA는 합성이 종결되고, 방출되게 된다.(1) terminationRNA 합성은 DNA 분자 내에 있는 terminator라고 불리는 특정한 염기서열에서 끝난다. 많은 종결 염기서열은 RNA polymerase가 신장을 스스로 끝내도록 하며 이런 종류를 intrinsic terminator라고 한다. 다른 종류의 terminator로는 Rho라는 단백질을 필요로 하며, 이들은 Rho-dependent terminator라고 한다.본인이 살펴보고자 하는 내용은 RNA 합성의 종결이 rho-dependent terminators에 의해 이루어지는 경우이다.)2. Rho protein(1) RNA 합성에 사용되는 rho proteinRho factor는 RNA의 특정 서열에 부착하며, transcription elongation complex에서 RNA를 떼어내는 작용을 한다. 이 과정에서는 에너지가 필요하다. 이 에너지는 ATP hydrolysis에서 얻는다. 이 에너지를 통해 rho factor는 이동을 하게 되고 RNA에 부착하게 된다. 여기서 중요한 부분은 Rho factor가 RNA의 어느 부분에서 부착을 하는 가에 달려있다. rho factor는 ribosome으로 coated된 RNA는 부착하지 못하고 오직 naked RNA에 부착하게 된다.)(2) Endosome의 dynamic을 regulate하는 rho protein.소포성 이동은 membrane과 cytoskeleton간의 상호작용이 필요한 매우 동적인 과정이다. 이 상호작용에 사용되는 매커니즘과 분자간 intergrating은 명백히 밝혀지지 않았다. membrane과 cytoskeleton을 통한 수송에서 둘 간에 연결을 위해서는 Rho protein(Rho D)가 필요하다. 활성화된 RhoD는 actin cytoseleton과 세포 표면의 재배열을 일으키고, 초기 endosome의 운동성과 분포를 제어한다.)Ⅲ. DiscussionTranscription은 생명체들이 생명 현상을 유지하는데 상당히 중요한 과정임에 틀림없다. 활발하게 번식하는 Prokaryotes들은 Transcription에서 Translation으로 빠르게 진행되어야 한다.이를 위해서는 transcription이 어느 정도의 정확성을 내포하고 있는 것이 좋을 것이다.Transcription의 3가지 반응인 개시, 신장, 종결 반응에서 개시와 신장 부분은 자체적인 교정기가 작용하여 정확성을 높여준다. 하지만 termination에는 이러한 교정기의 존재를 찾는 것이 어렵다. Termination에 조금 더 정확성을 부여하기 위해서는 terminator인 Rho protein이 RNA의 정확한 부위에 부착하게 해 준다면 가능할 것이다. 정확한 부위를 나타내 주려면 그 부위를 Rho protein이 인지 할 수 있도록 다른 부분들과는 다르게 특정한 표지를 해줄 필요가 있을 것이다. 이러한 특정한 부분은 주형서열에 연속적인 adenine residue가 존재하지 않는 것과 RNA의 특정 부분에 ribosome이 coating 되지 않도록 함으로서 나타내 준 것으로 생각된다. 이러한 specifity를 높여주기 위해 rho protein을 ribosome으로 coating된 RNA에 부착하지 못하고 naked RNA에 붙게 한다고 생각된다. 그리고 poly A 말단을 제거함으로서 독특한 표지를 갖게 하면서 rho factor의 유입을 촉진하게 되었다고 생각되어진다.

자연과학| 2009.08.03| 5페이지| 2,000원| 조회(555)

분자생물학, 생물, 전사, KAIST, 전사인자, rho

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뇌신경과학의 기초

Fundamentals of Brain Science1. 중추신경의 ‘중추’로서의 뇌척추동물의 신경계는 그 구조와 정교함의 정도가 동물마다 다양하나, 몇 가지 기본적인 유사점을 가지고 있다. 즉, 중추신경과 말초신경이 뚜렷하고 뇌가 매우 발달되어 있으며 중앙화 되어있다. 모든 척추동물에서는 뇌와 척수가 중추신경계를 이룬다. 중추신경의 주 조절중추인 뇌는 신체가 원활하게 기능을 수행하도록 하는 항상성 중추와, 감각기관에서 오는 정보를 통합하는 감각중추 및 감성과 지성중추를 갖고 있다. 또한 뇌는 운동명령을 근육으로 보내는 기능도 한다.중추신경계에는 거대한 혈관망이 분포한다. 뇌의 모세혈관은 다른 신체부위의 모세혈관에 비해 탁월한 선택적 투과성을 나타내어 필수 영양물질이나 산소는 뇌 안으로 자유이 유입될 수 있지만, 대사 노폐물 등 화학물질은 들어가지 못한다. 이와 같은 선택적 기작을 Blood brain barrier라고 하는데 뇌의 화학적 환경을 일정하게 유지시키는 역할은 한다.뇌의 내부공간은 비어있다.뇌의 내부공간에 있는 뇌실은 체액으로 차 있으며 척수와 연결된다. 뇌의 뇌실에는 뇌척수액을 분비하는 모세혈관 무리가 있다. 뇌척수액은 척수와 뇌 사이를 순환하며 중추신경계를 보호하고, 영양물질과 호르몬 및 백혈구를 공급한다. 또한 뇌와 척수를 보호하는 뇌막이라는 결합조직 층도 존재한다.2. 뇌의 진화사람의 뇌는 약 1000억 개의 복잡하게 조작 된 뉴런과 이보바 더 많은 지지세포로 이루어진 구조로, 현재 지구상에서 가장 복잡한 컴퓨터 보다 더 복잡한 구조를 가지고 있다.남자의 뇌는 약 3 파운드이며 여자는 남자보다 10퍼센트 가볍다. 여자의 경우 뇌의 무게가 체중의 약 2.5%의 비율을 차지하고 있으며 남자는 체중의 2% 정도를 차지하고 있다.이러한 뇌의 능력에 대해서는 여러 의견과 논란이 많다.평범한 일상을 살아가는 데에는 우리의 뇌는 특별한 지적인 능력을 발휘하지는 않는다. 눈 앞에 놓인 음식을 먹고, 버스정류장으로 가며 직장에 가서는 반복되는 작업을 수행하며 집에 돌아와서는 다시 눈 앞에 놓인 음식을 먹고 잠에 든다. 이러한 행동은 잘 훈련된 동물들에게도 가능한 일일 것이다.다른 반면에서 보게 된다면 위대한 지휘자 한스 폰 뷜로는 독일의 함부르크에서 베를린까지 기차를 타고 가면서 생전 처음 본 스탠포드의 ‘아일랜드 교향곡’을 훓어 본 뒤 저녁 무렵에는 악보를 보지 않고 그 곡을 지휘하였다. 몇몇의 음악가들은 음악을 직접 듣고 연주하지 않더라도 악보를 보기만 하는 것으로 완벽하게 실제 연주를 한 것과 같은 경험을 한다고 한다.모차르트는 새로 작곡한 곡 전체에 대한 시상이 갑자기 마음 속에서 떠오른다고 이야기하였다. 그는 한 때 분위기가 다른 여러 곡이 동시에 생각날 때도 있었지만 단 한번 헷갈리지 않고 악보에 옮겨적었다고 한다.사람의 이름과 얼굴을 짝 짓는 것이나 전화번호를 기억하는 것도 잘 안되는 사람들에게는 뷜로나 모차르트의 이야기는 완전 다른 세계 사람들의 이야기로만 여겨질 것이다.대단한 모차르트 아저씨누군가가 에든버러 대학교의 에이트킨 교수에게 47분의 4를 소수로 환산하면 얼마인지를 물어보았다고 한다. 에이트킨 교수는 4초간 생각한 두 숫자를 말하기 시작하여 0.75 초마다 한 숫자를 말했다 (0.*************23404255319) 여기까지 말한 그는 0.24초간 멈춘다음 이 문제에 관하여 1분 간 이야기를 나눈 후 다시 숫자를 말하기 시작했다. 19485를 말한뒤 5초 후에 *************74468이라고 말한 그는 “자, 이제부터는 반복되는 숫자입니다. 085부터 다시 시작하네요. 46자리의 숫자로 이루어진 순환소수이네요.”그런데 참 재밌는 사실은 뷜로, 모차르트 그리고 에이트킨의 뇌는 먹을 것을 주워 먹고 사냥을 하고 다니던 먼 조상들로부터 물려 받았다는 것이다. 구석기 시대에 큰 능력이 필요하지 않던 뇌 신경계가 교향곡 전체를 통째로 기억하고 고도의 수학적인 연산을 처리할 수 있도록 진화되었을까?10만년 전부터 인구가 증가함에 따라 정착생활을 하게 되는 공동체의 규모가 커지게 되었고 분업이 이루어졌으며 자연에 순응하려는 움직임이 일게 되면서 사람의 뇌는 자신의 가능성을 깨닳게 되었다. 하지만 그 때까지도 구석기 시대 조상들의 뇌이며 현재의 우리들과 그들의 뇌 사이에는 인지되는 큰 차이점은 없다.이는 인간의 뇌가 신경세포 자체가 아닌 신경세포의 기능의 영역에서 복잡성을 띄는 것으로 생각된다. 신경의 기본 단위인 신경세포들의 접촉으로 인하여 상호 연락할 수 있는 구조를 만들 게 되며, 여러 가지 방법을 통해 한 개의 신경세포가 다른 세포에 연결이 되고 다른 신경세포는 또 다른 신경세포에 연결되는 방식으로 큰 커넥션을 이루게 된다. 현대 인류의 뇌에서 이러한 연결은 실로 무한하다. 이러한 신경세포의 연결 방식은 현재까지 알려진 바로는 우주에 존재하고 있는 모든 원자들의 수보다 많으며 어느 누구도 정확하게 셀 수 없을 정도로 무한한 수를 보여주고 있다.어떻게 구부정한 자세로 두발로 걷던 유인원이 이렇게 놀라운 능력을 얻게 되어서 현대 인류에게로 전해졌는 지는 아무도 모르며 추측하기 조차 어려울 뿐이다. 초기 뇌의 진화에 대한 계기에 대해서는 아직까지 누구도 파악하기 힘들다.현대 사회도 아직까지는 극소수의 사람들이 3파운드짜리 뇌의 능력을 어느정도 사용하기 시작하는 단계일 뿐이다. 지금보다 더 단순한 시대에 살던 우리의 조상들도 3파운드의 뇌를 가지고 있었다. 다른 사람보다 2배 크기의 뇌를 가졌다고 해서 더 똑똑한 것은 아니다. 그 뇌를 활용할 수 있는 능력에 따라서 조금 더 똑똑하다고 보여 지는 것이다.과거 인류 조상들의 뇌의 성장은 현대 인류와 호모사피엔스 등장과 인류 문명의 발달에 매우 중요한 역할을 하였다. 진화론적으로 보게 된다면 뇌의 크기 증가가 있을 법 하기도 하지만 태어날 때 골반을 통과해야 하는 인류로서는 머리가 커 지는 것은 불행일 것이다. 뇌의 크기가 과거에 비해 크게 증가하지 않는 이유는 아마도 출생에 관련되 있다고 볼 수 있을 것이다.뇌의 개략적인 구조3. 뇌의 세부 구조지금부터는 앞서 살펴본 뇌의 개략적인 구조에서 조금 더 세부적인 구조에 대해 살펴보도록 하자. 일단 뇌는 크게 후뇌, 중간뇌, 전뇌로 나눌 수 있다.먼저 뇌의 하위부분을 보면 후뇌에 속하는 연수(medulla oblongata)와 뇌교(pons), 그리고 중간뇌인 뇌간(brain stem)이라는 기능적인 단위를 이루게 된다. 상위 뇌구조로 들어가거나 나오는 정보를 전달하는 모든 감각뉴런과 운동 뉴런은 뇌간을 지나간다. 따라서 뇌간은 감각의 여과기로서 상위 뇌 중추에 도달하는 정보를 선택한다. 또한 수면과 각성을 조절하며 걷기와 같은 운동이 이루어 지도록 한다. 그 밖에 항상성을 유지하는데 큰 역할을 한다. 연수는 호흡과 순환 그리고 음식을 삼키는 기능과 소화를 조절하는 역할을 한다. 연수는 생명 유지에 매우 중요한 기능을 하기 때문에 연수가 파괴되거나 문제가 생기면 여지없이 사망에 이르게 된다.후뇌의 일부인 소뇌(cerebellum)는 주로 몸의 운동을 계획해 나가는 중추로서 운동반응을 배우고 기억하는데 큰 역할을 한다고 알려져 있다. 그 밖에 시각계와 청각계에서 오는 정보와 다리의 감각에 대한 감각정보도 받아들인다. 또한 대뇌로부터 신체의 운동에 필요한 여러 가지 신호를 소뇌에 존재하는 운동경로를 통해서 받기도 한다. 소뇌는 이러한 모든 정보를 종합하고 이용하여 조화가 이루어진 운동과 균형을 이룬다.뇌에서 가장 복잡한 통합 중추로는 전뇌에 있는 시상과 시상하부 및 대뇌이다.시상(thalamus)의 경우는 대뇌 겉부분으로 정보를 전달하는 뉴런의 세포체 대부분을 포함한다.신경계의 기본 단위인 뉴런의 구조시상은 먼저 입력받은 자료를 종류별로 분류하기 시작한다. 또한 신호를 억제하기도 하며 촉진하기도 하는 기능을 한다. 따라서 시상은 적당한 고위 뇌 중추로 정보를 보내서 해석, 통합되도록 하여 적절한 감각기관 및 뇌의 대룬 부분에서 대뇌의 기관이나 뇌의 다른 부분에서 대뇌로 유입되는 정보에 대한 조절을 한다.감각자료를 대뇌로 보내는 입력 중추이면서 대뇌에서 나오는 운동반응의 출력 중추의 기능을 수행하는 것이다.시상하부의 경우에는 뇌하수체를 조절하며 호르몬의 분비를 조절한다. 또한 시상하부에서는 공복, 갈증, 체온, 혈압, 성 충동, 방어반응 등을 조절하면서 분노나 행복감과 같은 감정들을 느낄 수 있게 해준다. 이 시상하부의 일부는 생체시계(biological clock)으로서 그 기능을 수행하는데 생체시계는 눈으로부터 시각입력을 받아들여서 수면과 공복주기와 같은 하루의 생체 리듬을 유지하는 역할을 한다. 요즘은 생체시계를 이용하여 노화를 방지하는 연구가 활발히 이루어 지고 있다. 늦은 밤까지 밝은 불빛과 함께 생활하는 현대인들의 경우 생체시계가 많이 훼손되고 제 기능을 잘 하지 못하는 것으로 알려졌다.대뇌(cerebrum)는 뇌에서 가장 큰 체적을 차지하며 복잡한 부위로 좌 대뇌반구와 우 대뇌반구(cerebral hemisheres)로 이루어져 있다. 이 좌우 뇌반구를 뇌들보(corpus callosum)이라는 굵은 신경섬유다발이 연결시켜 함께 정보를 처리할 수 있게 만들어 준다. 이 뇌들보 아래에는 뉴런 신경세포체의 작은 무리인 대뇌 기저핵(basal ganglia)이 있는데 이 부분은 운동을 조절하는데 매우 중요한 기능을 하며 이 부분이 손상될 시에는 자극에 대한 신체적 반응이 없어지며 움직일 수 없게 되버린다. 파킨슨병의 경우 이 부분의 퇴화가 일어나게 되는 증상을 보인다.

자연과학| 2009.08.03| 7페이지| 5,000원| 조회(270)

영재교육, 신경, 뇌, 생물, 뇌 의학

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[KAIST 기계공학] 기초 기계 설계

설계의 기본(Basic design)인간이 무엇을 계획하거나 이러한 것들에 대해 생각하는 경우에는 반드시 일정한 방법과 틀이 있는 것은 아니지만 어떤 목적 행위가 의식적이든 아니든 어떠한 방법 아래에서 행해져야만 한다. 예를 들자면 그림으로 직선을 그리려면 ‘자’라는 제도도구를 사용하는 하나의 방법이 존재한다.설계의 경우도 도면이라는 도구를 사용하는 것은 지금부터 우리가 만들 물건을 상상하기 위한 하나의 방법이라 할 수 있다. 즉, 설계란 물건의 생산과정에서 보면 그 한 단계에 지나치지 않으며 설계의 가치는 물건이 완성된 이후에 처음으로 의미를 갖지만 보통은 설계도 등에 의하여 실제로 만들어지기 이전에 대부분의 내용이 표현도어 있다. 또 반대로 이러한 설계의 가치는 실제로 물건이 완성되기 이전에는 알 수 없기 때문에 설계에 의해 제안되는 최종적인 물건을 미리 사람들에게 이해시킬 필요가 있다. 설계도는 이를 위한 도구이며 설계의 견해를 통합하거나 그 내용을 전달하는 방법으로서 사용하는 언어와 같은 것으로 볼 수 있다.2차세계대전 당시 독일군 탱크 설계도우선 좋은 제품이란 제품의 제 기능을 충분히 발휘하며, 우리가 사용하기에 편리하며, 사용자의 욕구를 충족시켜 줄 수 있는 제품을 말한다. 이와 같은 제품을 설계하기 위해서는 반드시 다음에 소개하는 5가지 사항들에 관하여 고려해야한다.재료 : 제품은 그 용도와 기능에 알맞은 재료로 만들어야 한다. 예를 들어, 야구 방망이의 재료는 탄력이 있으면서도 가벼워야 한다.창의성 : 사람들이 그 제품에 관하여 관심을 보이고, 그 제품에 대해서는 얼마동안 만족을 한다. 따라서, 새로운 아이디어에 의해 독창적인 제품이 되도록 설계하여야 한다.기능성과 구조 : 제품은 용도에 알맞은 기능을 충분히 발휘할 수 있도록 설계하여야 한다.또한, 인간의 신체 구조와 동작을 고려하여 사용하기에 편리한 구조로 설계해야 한다. 같은 재료를 이용하더라도 구조에 따라 강도에 차이가 있으므로, 간단하면서도 튼튼한 구조를 가지도록 유의해야 한다.경제성 : 제품을 설계할 때에는 제품의 제작에 필요한 비용을 최소로 하여 최고의 상품 가치를 갖는 제품을 만들어야 한다.심미성 : 제품은 용도와 기능에 알맞은 기능을 갖추어야 함은 물론, 외관도 아름다워야 한다. 제품의 아름다움은 그 형태와 색채, 재료의 질감 등에 의해서 결정된다.위의 5가지 사항들은 ‘설계요소’라고 불리우며 모든 설계 과정에서 기본적으로 고려되야 할 사항이다.이제 제품을 효율적으로 만들기 위해서 어떤 과정을 통해 구상하고 만들어야 하는지에 대하여 살펴보도록 하자.우선 제품의 용도와 목적을 분석한다. 만들고자 하는 물건이 무엇이며 대략적인 목적에 따라 어떠한 기능을 추가해야 하는 지에 대하여 개략적인 구조를 머릿속에 그리게 된다.다음으로 구상한 내용을 구체화 하는 과정을 거치게 된다.앞서 언급한 5가지 설계요소를 고려하여 여러 가지 형태로 구상을 해 보고, 구상한 제품들의 특징이 잘 드러날 수 있도록 1차적인 스케치를 해본다.

공학/기술| 2009.08.03| 3페이지| 1,500원| 조회(642)

기계공학실험, 기계공학, 공학, 설계계획서, 설계방향

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[KAIST물리실험] 기초역학실험

기초 역학 실험(Introductory mechanics system)1. 서론힘은 벡터로써, 한 물체에 작용하는 힘은 xy 평면 내에서 각각의 성분으로 합성 또는 분해가 가능하다. 마찰력에는 운동 마찰력과 정지 마찰력이 있는데, 전자는 언제나 접촉면에 대해서 운동하는 방향의 반대로 작용하며 크기는 접촉한 두 면의 성질에 관계되며, 수직항력에 비례한다. 후자는 접촉면에 대해 운동하려고 하는 방향의 반대로 작용하며 직접적으로 값을 구해낼 수는 없다. 움직이기 직전의 마찰력을 최대 정지 마찰력이라 하며, ( 마찰 계수 * 수직항력 )의 값으로 크기를 구할 수 있다.2. 실험의 의미Newton은 힘을 질량 * 가속도의 형태로 정의하였다. 이 법칙에 따르면 질량을 가진 물체에 작용하는 힘은 그 때의 가속도를 측정함으로써 결정 할 수 있다.용수철의 복원력의 크기는 변위에 비례하며 방향은 변위의 반대 방향이다. Hooke의 법칙에 따르면 복원력은 -kx(k는 비례상수)의 형태로 나타낼 수 있다. 즉 질량이 있는 물체를 용수철저울에 달면, 이로부터 용수철상수를 알아낼 수 있다.3. 실험 도구 및 방법(실험1) 용수철 저울, mass hanger, 추(실험2) 고정도르래, mass hanger, 추, 용수철 저울, 실, force ring(실험3) 고정도르래, mass hanger, 추, 용수철 저울, 실, force ring(실험4) 용수철 저울, friction block, 고정도르래, mass hanger, 추, 실(실험5) 용수철 저울, 고정도르래, rolling mass, 실(실험6) 고정도르래, 움직도르래, 실, 추4. 결과(실험1) 용수철 상수질량(g)늘어난 길이(mm)무게(kg*m/s2)늘어난 길이(m)용수철 상수(kg/s2)26.770.261660.00737.385013.30.490.013336.8421176.721.40.751660.021435.124310026.50.980.026536.98113126.734.81.241660.034835.67989176.747.11.731660.047136.76561226.760.42.221660.060436.78245276.773.82.711660.073836.74336평균36.53735? F=kx에서 F는 무게, x는 늘어난 길이를 대입하여 용수철 상수를 구했다.늘어난 길이는 측정 단위가 mm 였고, 질량은 g 이었기 때문에 단위로 인한 계산 실수가 나지 않도록, 각각 M, Kg 단위로 바꿔서 계산했다. 각각의 실험에서 구한 용수철 상수의 평균값과 그래프의 기울기가 거의 비슷함을 알 수 있다.(실험2) 힘의 합성(실험 설계도)m1(g)m2(g)x(mm)θ0(°)θ1(°)θ2(°)106.7126.729100150340x축(힘,N)0.90561.11680.1840알짜힘0.0272 (m2방향)y축(힘,N)0.52280.42471.0435알짜힘0.1941 (x증가방향)56.7146.733235154328x축(힘,N)0.49941.21920.6916알짜힘0.0282 (m2방향)y축(힘,N)0.24360.76180.9877알짜힘0.0177 (x감소방향)56.7216.749125157325x축(힘,N)0.51151.73961.0269알짜힘0.2012 (m2방향)y축(힘,N)0.21711.21811.4666알짜힘0.0314 (x감소방향)k=36.5374? 힘은 벡터이기 때문에 합성과 분해가 자유롭다. 평형 상태의 물체는 (xy평면에서) 성분별로 알짜 힘을 구하면 0이 나와야 하지만 실험적으로는 오차가 생겼다. 그 이유로는 1. 각도의 측정, 2. 용수철 상수의 오차 로 생각된다.(실험3) 힘의 분해(실험 설계도)m1(g)m2(g)θ1(°)늘어난 길이(mm)126.7171.746.531.8오차x축(힘,N)1.15831.16190.0036(용수철방향)y축(힘,N)1.24171.22060.0211(m1방향)126.7171.748.231.2x축(힘,N)1.12151.13990.0184(용수철방향)y축(힘,N)1.24171.25440.0127(m1반대방향)106.7136.75124.3x축(힘,N)0.84310.88790.0448(용수철방향)y축(힘,N)1.04571.04110.0046(m1방향)m1 : force ring에 매달린 질량m2 : 도르래에 매달린 질량? 힘은 벡터이기 때문에 합성 뿐 아니라 분해도 이루어진다. 지면과 평행하게 x축, 수직하게 y축으로 나누어 힘을 분해해 보았다. 평형상태에 있는 물체는 x축, y축 각 성분별로 알짜힘이 0에 가까움을 알 수 있다.(실험4) 마찰력의 성질(실험 설계도)질량A(g,나무+추)질량B(g,매단질량)마찰력(N)마찰계수108.6126.70.26170.245833717158.61330.32340.2080575208.61450.4410.2157135320.223201583? 마찰력은 마찰계수와 수직항력의 곱으로 구할 수 있는데, 실험 상황에서 지면과 평행한 면에 대해 물체A는 무게만큼 힘을 가하므로, 반작용으로 수직항력의 크기는 물체A의 무게와 같다. 따라서 물체A의 무게 * 마찰계수의 값이 물체B의 무게와 같을 때, 즉 등속도로 움직일 때를 측정해서 마찰계수를 구했다. 실험의 오차가 생긴 것은 무엇보다도 기구의 사용 없이 눈으로 물체의 등속도 운동을 판단했기 때문이다. 마찰력은 접촉면의 상태에 따라 마찰계수가 달려져 값이 변하고, 접촉면적과는 무관하다.(실험 5) 경사면 위의 물체각도(°)길이(mm)(수평성분)길이(mm)(수직성분)탄성력(N)(수평성분)중력(N)(수평성분)오차(수평성분)탄성력(N)(수직성분)중력(N)(수직성분)오차(수직성분)159.9330.36170.38120.01951.20571.42280.21713019.3290.70520.73650.03131.05961.27560.2164528241.02301.04150.01850.87691.04150.16466034171.24231.27560.03330.62110.73650.1154753891.38841.42280.03440.32880.38120.0524rolling mass : 150.3g , k =36.5374? 면과 수평한 성분은 거의 오차가 발생하지 않았는데, 수직성분 같은 경우는 오차가 상당히 많이 발생했다. 그 이유는 실험을 할 때 우리의 측정이 부정확했기 때문이다. 물체가 면에서 떨어지기 직전에, 중력의 성분과 탄성력이 평형을 이룬다는 가정 아래 그런 방법을 택하였으나, 그 순간을 정확히 잡아내는 것도 쉽지 않았다. 또 그 순간을 고정하고 측정하기가 어려웠기 때문에 이런 오차가 발생한 것 같다.

자연과학| 2009.02.26| 5페이지| 1,000원| 조회(821)

물리실험, 일반물리학, KAIST, 기초역학실험

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[KAIST물리실험]중력장에서의운동

< 물리 실험 보고서 2 >중력장에서 물체의 운동( Projectile Launcher )1. 탄환의 초기 발사속도 측정2. 발사각에 따른 수평이동거리3. 포물선 운동의 자취 측정4. 수평 도달 거리를 고정 시켰을 때,최고 높이가 되는 각도 측정5. 발사각이 θ˚ 와 90-θ˚일 때, 수평 도달거리 측정6. 빗면에서 최대 도달 거리가 되게 하는 각도 찾기중력장에서의 물체의 운동(Projectile Launcher)1. 서론지표면의 물체는 지구 중심 방향으로 중력을 받고 있기 때문에, 수평 방향으로 던져진 물체나 비스듬히 던져 올린 물체는 포물선을 그리며 날아가는 것을 볼 수 있다. 공기의 저항을 무시할 때 물체의 포물선 운동을 살펴보면, 수평 방향으로는 힘을 받지 않으므로 등속 직선 운동을 한다. 연직 방향으로는 중력만 받으므로 가속도가 g(중력가속도)인 등가속도 직선 운동을 한다.2. 실험의 의미중력장 내에서 비스듬히 쏘아 올린 물체는 수평 방향으로는 등속도 운동을 하고, 연직 방향으로는 등가속도 운동을 한다. 이 두 가지 운동이 동시에 일어나며 포물선 형태의 궤도를 그리게 된다. 이 실험을 통해 중력장 내에서의 포물선 운동을 직접 확인하고, 이론적인 값들과 비교해 본다. 오차로부터 원인을 파악하고, 실제 포사체의 운동에 대해서 생각해 본다.3. 실험 방법 및 결과실험 1. 탄환의 초기 발사 속도 측정(I) Smart timer 를 이용했을 때방법 : Smart Timer의 Two Gates Mode를 이용하여 각 세기별로 5번씩 측정하여 평균 시간을 구한다. 초기속도를 측정한다.(평균속도, 여기서 Δs=10cm 로 일정하다)시간세기1차(s)2차(s)3차(s)4차(s)5차(s)평균(s)강0.01650.01660.01610.01630.01640.01638중0.02280.02290.02260.02280.02270.02276약0.03640.03640.03600.03650.03630.03626다이오드 사이의 거리 : 0.1m따라서 V강 = 6.1050m/sV중 = 4.3937m/sV약 = 2.7579m/s(2) 수평 발사를 이용한 측정방법 : 수평 방향으로 발사하였을 때, 수평거리를 측정하여 초기 발사 속도를 검증수평도달거리세기1차(cm)2차(cm)3차(cm)4차(cm)5차(cm)평균(cm)강149.7150.1148.5159.8148.1149.44중101103.5104104.8102.3103.12약61.562.762.862.963.362.64발사 높이 : 26.3cm자유낙하 하는데 걸리는 시간 = 0.2317초따라서 V강 = 6.4497m/sV중 = 4.4506m/sV약 = 2.7035m/s결과 : (1), (2) 실험을 통해 탄환의 초기 속도를 측정한 결과, 비슷한 값이 나왔다. (2)실험에서는 등가속도 공식을 통해 시간을 구하고, 최대수평도달거리를 통해 평균속도를 구해냈다. (2) 실험 같은 경우 (1) 실험보다 부정확(공기저항에 의한 오차, 측정상의 오차)하다고 생각하여, 이후 실험에서는 (1)의 속도값을 이용하였다.실험 2. 발사각에 따른 수평이동거리1) 높이를 맞추었을 때 최대 수평거리가 되는 각도방법 : 발사 수직높이와 최종 도달 높이를 같게 하였을 때, 40도~50도 사이에서 최대 수평거리가 되는 각도를 찾는다.결과 ) 42˚에서 가장 멀리 날아간다. 그러나 이론 적으로 알아보면,45도 일 때 가장 멀리 날아가야 한다. 이런 오차가 생긴 이유는 무엇보다 공기의 저항 때문이라고 생각한다. 45도 보다 작은 각도에서 발사 하면, 공중에서 머무는 시간이 (45도에 비해) 적다. 따라서 수평 방향의 속도(이론적으로는 등속도여야 함) 성분도 공기저항을 받는 시간이 짧아져서 보다 더 먼 거리를 날아갈 수 있다. (여기서 멀리 날아가는 말은 절대적인 값을 의미하는 것이 아니라, 실험값이 이론값에 더 가까이 접근한다는 의미에서 ‘멀리 날아간다’라는 표현을 사용했다.)2) 높이를 다르게 했을 때 최대 수평거리가 되는 각도방법 : 발사 수직높이와 탄환의 최종 높이를 다르게 하였을 때, 최대 수평거리가 되게 하는 각도를 측정한다. (발사 높이 : 24.8cm)결과 : 42˚에서 가장 멀리 날아간다. 이론값은에 대입해서 구했다. 이론적으로 계산했을 때 42˚에서 최대였는데, 실험과 일치함을 알 수 있다. 이번 실험에서 오차의 주원인으로는 두 가지를 생각해 볼 수 있다. 우선 각도를 변화 시킬 때 마다 발사지점의 높이가 달라져서 수평 이동거리에 영향을 미쳤을 것이다. 또, 실험값이 이론값보다 큰 것으로 볼 때 실제 탄환의 속도보다, 측정한 속도가 작게 나온 것도 한 이유일 것이다.실험 3. 포물선 운동의 자취 측정방법 : 우선 탄환의 발사 수직높이 y0측정한다. 탄환 맞춤판을 일정한 간격으로 옮기면서 수평거리와 수직높이를 구한다. 이 때 탄환의 수평이동거리는 x가 되고, 도달높이는 y-y0가 된다. (일정한 각도θ=45˚, 일정한 탄환 세기를 유지하도록 한다.)결과 : 이론적으로 포물선 운동하는 물체의 자취는이다. 이 방정식에 우리가 측정한 값들을 대입하면 y= -0.005x2 + x 이다. 실험적으로 구한 포물선 식은 -0.0051x2 + 1.0093x-0.4324로 거의 같은 형태 이다. 그래도 자취를 그래프로 그림으로써 2차원 포물선 운동을 확인 할 수 있었다. 최고점까지 올라가는 데 걸리는 시간과 내려올 때 걸리는 시간이 거의 같음(수평방향으로는 등속운동이므로)을 대략적으로 알 수 있다. 이론적인 값들과 하나씩 비교해본 결과, 실험값이 모두 작게 나왔는데 공기저항때문이라고 생각한다.실험 4. 수평 도달 거리를 고정 시켰을 때, 최고 높이가 되는 각도 측정방법 ) x를 고정시키고 θ를 변화시키면서, y-y0가 최대로 되는 θ값을 구한다.x = 100cm결과 : 이론 적으로인데, 값을 대입해보면 63도 일 때 최대로 높게 올라가야 한다. 그러나 실험적으로는 70도에서 최고 높이에 도달했다. 우리가 실제속도에 비해 속도를 작게 측정해서 이런 결과가 나온 것 같다. 그런데 그래프를 보면 60도와 70도 사이에서 그다지 큰 변화가 없는 것을 보면, 단순한 실험상의 오차로 인해 결과가 다르게 나온 것 같기도 하다. (이 실험에서 75도 이상에서는 탄환이 도달하지 못했다.)실험 5. 발사각이 θ˚ 와 90-θ˚일 때, 수평 도달거리 측정θ(˚)*************050수평도달거리(cm)9377.2152.1138190.7180.1211.2203.2오차(90-θ일 때 거리 / θ일 때 거리 * 100(%)

자연과학| 2009.02.26| 8페이지| 2,000원| 조회(363)

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