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(CBNU) A 토질실험 최종결과보고서

사면안정해석에 대한 의뢰1. 목적⇒ “A건축회사(이하 A사)”는 전주시 호성동 진흥 W파크 아파트는 뒤편에 도로확장공사를 입찰 받았다. 새로 신설될 장소를 사전 답사를 해보니 아파트 뒤편의 부지는 야산이었고 마땅한 부지가 없어 야산을 절토를 하여 부지를 마련해야 할 처지 이다. “A사”는 사면을 1:1로 절취를 하고자 한다. 부지 예정지는 “그림1”과 같고, “그림2”와 같이 공사가 이루어 질 것이다.그림 1그림 2이에 “A사”는 1:1로 사면을 절취함에 따라 다양한 변수들에 대해서 파악하여 시공에 들어가야 한다. 하지만 변수를 파악할 수 있는 전문 인력이 없어 “토목안전컨설턴트(이하 컨설턴트)”에 의뢰하여 다음과 같은 사항들에 대하여 자문을 구하였다.다음은 실험계획이며 빨강색 태두리가 되어있는 것은 사면안정해석에 직접적으로 쓰이는 정수 값이므로 실험에 만전을 가해야 할 것이다.2. 실험 값① 함수비 실험함수비 w, %17.49② 단위중량 실험습윤단위중량 ?t, g/cm31.796③ 비중 실험비 중2.649④ 입도 실험흙의 종류입자크기균등계수Cu곡률계수CC통일분류(USCS)D10D30D60점성토0.02380.13230.696129.251.06SC⑤ 액소성한계 실험액성 한계(LL)24.99%소성 한계(PL)13.19%소성 지수(PI=LL-PL)11.8%⑥ 다짐시험실험내용결과값A다짐OMC11.49%최대건조단위중량(g/cm2)1.897B다짐OMC9.52%최대건조단위중량(g/cm2)1.967⑦ 직접전단 실험점성계수(C, kgf/cm2)0.06001Ф40°⑧ 변수위 투수 실험K (Cm/sec)0.013143. 사면해석● 구배 및 소단(한국도로공사, 도로설계요령, 1992년)(서울지방국토관리청, 도로공사 설계기준, 1997년)다음과 같은 구배 및 사면에 대한 기준이 있으며 현장의 상황에 따라 구배 및 소단 등의 값들을 결정할 수 있다. 그러므로 소단의 경우 5m마다 1m를 설치하고, 사면의 구배는 1:1로 가정하여 Fs값을 구한다.● 가정① 야산은 동일한 흙(SC;점토질1635667.734620.7880110.6156616.556466.9708752.323380.8987940.4383719.647854.9982526.824440.9781480.2079125.32415.1219891.0887124.9271058.61644956.7379321.483481.0167실험 ①－3절편부호A(m2)W(t/m)an12.95345.304306-6213.273723.839570326.23347.114477435.245663.301114544.171879.3325521650.73991.1272429752.450694.2012837852.337193.9974346946.032982.67509571019.527435.0712172sum342.9645615.9642277sin(ancos(andL(m)Wn*sin(anWn*cos(an-0.104530.9945224.4741-0.554455.275249014.0001023.839570.1218690.9925463.8775.74180946.763280.2419220.9702964.122315.3139261.420780.3583680.933584.111628.4302474.063320.484810.874624.553644.1793679.701680.6018150.7986364.982156.6917475.232490.719340.6946585.719967.6160965.29610.8386710.5446397.277869.3371645.028080.9510570.30901712.681433.354710.83764.2133228.11251455.7999320.1106487.4582실험 ①－4절편부호A(m2)W(t/m)an11.58942.854562-7211.443620.55271-2325.140645.152524434.565562.079649545.819282.2912815654.616298.090721759.4951106.853227864.1545115.221533966.0884118.6948401061.76610115842.444176.229620946.238483.04417251049.116588.21323301150.946991.50063351251.530192.54806401350.544590.77792461445.076180.95668531531.497556.56951611618.932534.0027771sum520.0302933.9742265sin(ancos(andL(m)Wn*sin(anWn*cos(an-0.190810.9816273.0548-0.277071.425387-0.104530.9945223.0247-0.891518.482123-0.03490.9993912.9695-0.7551621.625030.0348990.9993913.04291.22268935.013230.1218690.9925463.0245.76295346.935480.1908090.9816273.0611.1163457.188630.2588190.9659263.16417.5818465.616310.342020.9396933.196426.0720671.63240.4226180.9063083.306335.0959875.263570.50.8660253.45444.1066276.39490.5735760.8191523.654152.4826174.952930.6427880.7660443.959.4887570.895930.719340.6946584.331965.3001763.059640.7986360.6018154.978464.6548848.720940.874620.484816.178149.4768127.425448.29365.14975712.9935448.161430.438744.63194. 대책공법⇒ “A”에서 의뢰한 사면에 대한 최소안전율은 1.361이 나왔다. 이는 단기적인 사면안정에는 적당할지 모르나 장기적으로 보았을 때에는 1.5이상이 되어야 한다. 또한 강우 시에는 모래질로 이루어진 절토면이기 때문에 강우로 인하여 토사의 유출이 우려가 된다. 그러므로 안전율을 보강할 공법 및 토사의 유출으나 이론적으로 배운 것을 적용해보았다는 것에 대해 큰 의의가 있다 여겨집니다.총 8개의 실험을 하면서 난해한 것도 많고 힘든 점도 많았지만 조원들끼리 협동하여 실험을 잘 끝마칠 수 있었습니다. 실험 중 가장 힘들었던 실험은 다짐으로 실험 절차가 복잡하고 실험실 먼지가 많아 힘들었습니다. 그리고 전단 실험은 결과 값 돌출이 힘들어 여러 시행착오를 거쳐 결과 값을 얻었습니다.평소 강의실에서 편하게 책상에 앉아서 토질을 공부한 것에 비해 실험실에서 직접 몸으로 손에 흙을 묻혀 가면서 결과 값들을 도출하니 머리에 남는것이 많았고 직접 몸에 와 닫는 뿌듯한 수업이었습니다.6. Data sheet① 함수비 실험함수비 시험ⓒ + 습윤토 무게 WW, g157.27162.51211.50ⓒ + 건조토 무게 DW, g141.81147.04188.75함수비 통(ⓒ) 무게 CW, g54.9756.2759.81수분(water)의 무게 Ww, g15.4615.4722.75흙 (soil)무 게건조토 Ws, g86.8490.77128.94습윤토 W, g102.3106.24151.69함수비 w, %그릇별(ⓒ) 별17.8017.0417.64평 균17.49② 단위중량 실험단위중량 시험랩 + 시료의 무게 WW, g149.4588.0536.0446.93149.4588.0536.0446.93랩의 무게 DW, g0.480.480.430.40.370.40.440.43시료의 부피 (△H, Cm3)*************025습윤단위중량(?t)1.752591.75141.78051.86121.752591.75141.78051.86129.10.랩 + 시료의 무게 WW, g135.52110.15랩의 무게 DW, g0.370.45시료의 부피 (△H, Cm3)7060습윤단위중량(?t)1.930711.82833평균 값1.7955725③ 비중 실험흙의 비중 시험Ⅰ. 비 중 병 의 검 정측 정 번 호12비 중 병 의 번 호jL비중병의 중량 Wf g4450.29(비중병＋증류수)의 중량 Wa' g146.06149.44Wa'ⓒ+습윤토 Ww(g)22.4716.8122.632016.0615.1623.6138.1532.3735.14ⓒ+건조토 Dw(g)20.9515.1320.4918.3913.9813.221.1532.4927.4229.38Can(ⓒ) Cw(g)12.866.0310.5610.945.155.0611.3210.978.779.42수분무게 W(g)1.521.682.141.612.081.962.465.664.955.76건조토무게 Ws(g)8.099.19.937.458.838.149.8321.5218.6519.96함수비각각(%)18.7918.4621.5521.6123.5624.0825.0326.3026.5428.86평균(%)18.6321.5823.8225.6626.5428.86낙하수(N)605035252012◎ 소성 한계 dataPL test123ⓒ+습윤토 WW. g4.925.899.21ⓒ+건조토 Dw. g4.825.819.14Can(ⓒ) Cw . g4.025.048.72수분무게 W. g0.10.080.07건조토무게 Ws. g0.80.770.42함수비(%)12.50%10.39%16.67%평균13.19%⑥ 다짐시험◎ 다짐 시험 data (A다짐)A 다짐Mold(ⓐ), g3741V, cm31000test No.1234Mold+시료5549564857105770습윤단위중량 гt1.8081.9071.9692.029Can(ⓒ)上下上下上下上下5.925.206.3113.1111.6011.6711.754.50Can+시료(ⓐ)76.7893.0971.57110.4576.90105.8197.75106.68건조후ⓐ74.0490.0468.34105.5872.7599.8890.9898.52함수비(%)4.02%3.60%5.21%5.27%6.79%6.72%8.54%8.68%함수비평균(%)3.81%5.24%6.75%8.61%건조단위중량 гd1.74161.81201.84451.8682test No.5678Mold+시료58405880.558445800습윤단위중량 гt2.0992.13952.1032.059Can(ⓒ)上下314

공학/기술| 2007.12.23| 27페이지| 3,000원| 조회(261)

토질실험, 사면안정, 보강공법, CBNU, fellenius

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[CBNU 수리학실험] 수공실험 종합레포트

수리학 실험베르누이, 레이놀즈 실험200123690 김승진 200212192 박현우 200212211 심충무 200546025 심종민 200510579 박광원실험1. 레이놀즈 실험1.1 Purpose준비된 레이놀즈 실험장치를 통해 층류, 난류, 천이유역의 변화를 확인할 수 있다. 레이놀즈의 수를 구하기 위해 필요한 값 (관 직경, 수온-동점성계수, 유량)을 구할 수 있고, 이를 통해 레이놀즈의 수를 구하여 이론 값과 실험값을 비교해 볼 수 있다.1.2 실험순서본체를 수평하게 설치하고 급수부에 물을 공급하면서 과류부에 물을 넘칠때 유량조절 밸브를 조금 열어 유리관내에 흐름을 이루게 하고, 수면을 일정하게 유지시킨다. 수면이 일정하게 유지 되었을 때, 색소액 주입밸브를 열어 관내에 색소액을 흐르게 하여 색소액의 생태를 관찰한다. 유속이 적을 때, 층류의 모양(관의 축선상에 평행하게 선상으로 흐르는 현상)을 볼 수 있다. 유리관내의 유속을 점차 크게 하면 천이유역(평행하게 이동하는 부분과 흔들리는 부분이 공존하며 흐르는 현상)생기게 된다. 이후 유속을 더 증가시키면 난류(색소액이 흐트러져 관속에 충만하게 흐르는 현상)를 관측하게 된다. 층류, 천이유역, 난류일 때의 유량을 측정한다. 각 유형별로 3~4회 반복 측정한다. 온도계로 수온을 측정하여 동점성 계수를 구한다.참고, 레이롤즈 실험 매뉴얼 p61.2 예비지식층류 유체가 관로내를 흐를 때 층을 유지한체 흐르는 상태를 말한다. 보통 유량이 적은 경우에 나타나는 현상. 난류 유체의 흐름 중에 시각적으로나 공간적으로나 불규칙하게 흘러가는 상태를 말한다. 보통 유량이 많을 경우 나타나는 현상.참고, http://www.imadang.co.kr/tech-data/flow-intro.htm, http://100.naver.com/100.nhn?docid=348711.2 예비지식왜 천이영역이 레이놀즈 실험에서 중요한가? - 레이놀즈에 의해 층류로부터 난류로 전이하는 임계 값의 평가에 사용된 레이놀즈수는 유동하는 유체의 점성 까지 이동거리 중에 잃어버린 역학적 에너지의 량을 말한다. - 에너지의 감소가 되는 주된 이유는 유체의 흐름 중 유체가 이동 중 관과의 마찰력(유체가 가지고 있는 점성력)으로 인해서이다. -z1z1V12 /2gP1/rV22 /2gP2/rHL에너지선(E.L)2.4 실험그래프Q. 수력에너지 기울기 선(H.G.L)을 그래프 상에 표시하라.정압수두(정압수주에서 측정한 값)을 동압수두를 그려주면 된다. 두 수두가 대칭이 된 모습을 볼 수 있다.2.4 실험그래프Q. 에너지선(E.L)을 그래프 상에 표시하라.A. 총 에너지 수두(정압수두 + 동압수두) 값으로 그려준다. 감소그래프를 그리는 것을 알 수 있다.2.4 실험그래프Q. 손실수두를 그래프 상에 표시하라.A. 총 에너지가 가장 큰 입구부의 에너지를 기준으로 각 항목을 도식화 하였다.2.4 실험그래프Q. 무차원화 시킨 수력 기울선을 그래프상에 구하고, 앞의 그래프와 비교하라.2.4 실험그래프Q. 무차원화 시킨 에너지 기울선을 그래프상에 구하고, 앞의 그래프와 비교하라.2.4 실험사진실험3 입구부 수위조절 중시험에 앞서 기포를 없애 주고 있다.Investigation심종민토목공학과2005460251.실험 고찰 - 레이롤즈우리 조는 레이놀드 수 실험을 통하여 레이놀드 수의 물리적 의미를 이해하기 위해 실험에 임하게 되었다. 실험실에 있었던 실험장치는 밸브의 조작에 의한 유속과 유량의 변화에 따른 층류 와 난류를 상태를 관찰 할 수 있게 하여 이상적인 흐름을 이해할 수 있었다. 실험은 수면을 일정하게 유지되었을 때 색소액 주입 밸브를 열어 관내에 색소액을 흐르게 하여 색소색의 상태를 관찰해 보았다. 상대적으로 느린 속도에서는 색소의 분포질서를 유지하면서 층 모양으로 흐르는 것을 볼 수 있었습니다. 이때의 Re수를 측정한 결과 2000이하 값이 나왔으며 이때의 흐름은 점성력이 지배하는 흐름이란 걸 알게 되었습니다. 또한 밸브를 열어 상대적으로 빠른 속도에서의 색소 분포는 불규칙하고 흐트러져 관속에 충만하게 흐르게 된 것을 볼 수가 축구공의 한가운데를 차지 않고 측면을 차면 공은 회전하면서 휘어져 날아가는데, 이 공을 바로 위에서 볼 때 공이 시계 반대방향으로 회전하고 있으면 축구공의 오른쪽은 앞으로 나아가는 방향으로 회전하 고 ,왼쪽은 공이 나아가는 방향과 반대쪽으로 회전한다. 따라서 공의 오 른쪽은 공기의 흐름에서 공의 회전속도를 뺀 값의 빠르기가 나타나고, 반대로 왼쪽은 공기의 흐름에 공의 회전속도가 더해빠르기가 형성된다. 선수가 축구공의 한가운데를 차지 않고 측면을 차면 공은 회전하면서 휘어져 날아가는데, 이 공을 바로 위에서 볼 때 공이 시계 반대방향으로 회전하고 있으면 축구공의 오른쪽은 앞으로 나아가는 방향으로 회전하 고 ,왼쪽은 공이 나아가는 방향과 반대쪽으로 회전한다. 따라서 공의 오 른쪽은 공기의 흐름에서 공의 회전속도를 뺀 값의 빠르기가 나타나고, 반대로 왼쪽은 공기의 흐름에 공의 회전속도가 더해진 빠르기가 형성된 다. 옆에 대형차가 지나갈 경우 멈춰 있는 차에 타고 있을 때 옆으로 대형차가 지나가면 타고 있던 차가 흔들리는 경우 대형차와 함께 비슷한 속도로 공기가 따라 움직 이면서 타고 있는 차의 대형차 쪽 측면의 공기압력이 크게 낮아져 타 고 있는 차가 대형차 쪽으로 끌려가는 힘이 생기기 때문이다.3. 소감베르누이 실험 이 실험에서 베르누이 방정식에 대한 명확한 개 념을 이해 할 수 있었으며 유체 유동 중에 일어나 는 에너지 손실, 즉 역학적 에너지 손실 등에 대 개념을 이해하는데 많은 도움이 되었다. 실험을 통하여 결과값을 얻고 그 결과값을 토대 로 분석하는 과정에서는 실제로 많은 학습도움이 되었다고 생각 된다. 한 학기 동안 좋은 추억과 경험을 가질 수 있었고 재미있는 수업이었으며 보람을 느낄 수 있었던 수업이었습니다.베르누이 실험 이 실험에서 베르누이 방정식에 대한 명확한 개 념을 이해 할 수 있었으며 유체 유동 중에 일어나 는 에너지 손실, 즉 역학적 에너지 손실 등에 대 개념을 이해하는데 많은 도움이 되었다. 실험을 통하여 결과값을 얻고 그 결과값을 토각을 하지 않았다. 또물을 보면 그저 그냥 흐르는 구나 이렇게만 생각했다. 그렇기 때문에 물로 실험을 한다는 것은 생각 할 수 없었고 아니 생각 조차 하지 않았다 물론 이론상으로는 알고 있었지만 말이다 하지만 이번 레이놀즈 수 측정실험과 베르누이 실험을 통하여 우리가 알고 있었던 지식을 실제로 확인할 수 있었던 좋은 기회였던 것 같다.Investigation박현우토목공학과2002121921.실험 고찰레이놀즈 실험 관내의 유체 흐름과 레이놀즈 수와의 관계를 이해함이 목적이었던 이번 실험은 실제 층류와 난류의 유동을 육안으로 확인 했다는 점에서 큰 의의를 두고 싶다.층류에서의 잉크의 거동은 가는 선의 흐름을 보였으며, 난류에서는 이 선이 퍼지면서 흐름이 유지되는 것을 볼 수있었다. 또한 천이영역은 이론상으론 난류와 층류의 중간쯤으로 해석 할 수 있는데, 실험에 대한 사전지식의 불충분 탓에 그 경계를 잡아 나가는데 모호함이 발생했다. 또한 동점성 계수 v값은 유체의 온도에 의해 결정되며,결국 온도에 따라 유체의 점착력이 고려된다는 사실을 알 수 있었다.베르누이 실험 베르누이 방정식은 유체역학과 수리학에서 다루는 대부분의 정리 들을 해석하는데 쓰이는 기본 방적식이다. 비교적 간단한 실험이었지만, 베르누이 방정식에 대한 이해와 벤츄리 미터에서의 유체의 위압수두 변화,나아가 관 오리피스등에서의 위압수두 변화,유관 연속 방정식에 대한 이해까지 폭 넓게 접근 할 수 있는 실험이었다.3. 소감유체의 실제 유동은 비점성 유체( 즉 이상유체)의 유동보다 훨씬 해석하기 난해하고 복잡하다.동점성 계수를 고려한 레이놀즈 실험은 이런 실제 유체의 흐름에 대해 난류, 층류, 천이영역으로 구분해 이할 수 있었다. 베르누이 실험의 실제 유체의 유동은 결과값에서 알 수 있듯, 손실 수두의 발생을 확인 할 수 있었다. 비록 유량을 측정 하는데 쓰이는 적수량과 적수 시간에서 그 값이 정확하지 않아, 이론 값과 다소 차이를 보였으나,실제 유체의 흐름과 유체의 흐름에 따른 위압수두의 변화를 이해 하는다면 실생활에서도 많은 이용가치가 있다고 생각한다.3. 소감두실험 모두 정확한 값이 정해져 있는 값은 아니고 우리가 실험 중 물을 다시 채운 뒤 실험 시간상 물이 안정화가 될 때까지 충분한 시간을 주지 못했다.또한 물이 충분히 안정화가 되었다고 할만한 근거를 찾기 힘들다.결과 값에서 실험 횟수가 증가함에 따라 레이놀즈 수가 작아지는 이유는 수조의 물이 줄어들면서 압력 차가 생기기 때문이다.잉크의 비중이 물보다 커서 가라 않으려는 성질 때문에 보다 정밀한 측정을 하기가 어려웠다.베르누이 실험을 토대로 압력-속도의 관계 및 유동 중에 일어나는 에너지 손실에 대한 개념을 이해 할 수 있게 하는 실험이었다. 베르누이 실험 또한 수두 손실의 개념을 잘 이해할 수 있는 매우 유용한 실험이었다고 생각한다. 다소 기계의 측정에 정밀함이 감이 된게 아쉬움으로 남는다.Investigation200123690 김승진박광원토목공학과2005105791. 실험고찰이번 실험을 짤막하게 요약하자면 다음 과 같다. -레이놀즈 난류를 제외하고는 예상했던 Re값이 나오지 않았다. -베르누이 그래프 상으로는 에너지 곡선은 일정하게 감소하고, 동압수두의 경우 일정하게 증가하는 삼각형 모양, 정압수두는 일정하게 감소하는 갈매기 모양을 띄고 있었다. 위 3개의 그래프를 분석하면 예상했던 모형이 나왔다. 그러나 손실수두 부분에서도 일정하게 감소하는 감소곡선의 형태의 그래프가 나와야 하지만 정압수주 13번에서 증가를 하는 형태를 볼 수 있었다. 각 실험 1,2,3번의 그래프를 비교해 보려고 한다. 첫 째, 각 실험값에 비례 값이 성립이 되나? 실험1,2,3의 유량값들의 비를 비교해 보면 1: 1.02 :1.08의 비를 가진다. 그렇다면 정합수주 중 중간번호인 13번을 기준을 하여 동압수두의 비를 개산해 보면 1: 1.09 : 1.08의 비가 나오는 것을 알 수 있었다. 분명 유량을 통해서 동압수두가 유도가 되고 (유량 Q = 부피(V)/s이므로 단면적이고 이것을 각 단면적 A로 나눠 주면 속도 v가 나오

공학/기술| 2007.12.23| 45페이지| 1,500원| 조회(292)

실험, 결과보고서, 베르누이, 롤즈, CBNU

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[CBNU 구조실험] 제4실험 단순보 및 연속보 실험

단순보 및 연속보 실험1. 실험 개요 및 목적-단면이 일정한 단순보 및 2 경간 연속보에 발생하는 처짐과 응력을 이론치와 비교한다.-탄성보에서 중첩의 원리와 상반정리를 실험을 통하여 확인2. 실험기구① 모형 보 실험장치② 하중제하장치③ 변위게이지④ 예비 리포트3. Data Table단순보의 처짐이론식탄성계수(E)단면 2차모멘트(I)l0.01145cm실험값step하중(kg)처짐 값(mm)이론 값(mm)오차(실험값-이론값)10.980.760.850.0921.961.661.690.0332.942.542.53-0.01상반 원리실험값stepA-하중처짐 값(?A)stepB-하중처짐 값(?B)10.20.9810.10.9820.9720.20.9830.9930.30.1오차분석(?A-?B)102-0.013-0.01중첩의 원리실험값stepA-하중처짐 값(?A)stepB-하중처짐 값(?B)10.10.810.21.5420.10.7520.21.7330.10.7330.21.71stepA+B하중처짐 값오차분석(?A-?B)10.12.57-0.2320.22.49-0.0130.32.55-0.114. 실험분석 및 고찰단순보의 처짐은 이론값과 실험값을 비교하는 실험이고, 상반과 중첩원리는 독립된 실험을 통해 서로 비교 하여 이론적인 값과의 차이량을 구하는 실험이다. 각 오차량은 다음과 같다.오차(실험값-이론값)0.090.03-0.01표 1 단순보 처짐각 표를 보면 단순보 처짐과 상반원리는 오차량이 중첩원리 보다 상대적으로 적음을 알 수 있다. 이에 대해서는 실험 방법이 문제가 있지 않을까 한다. 간략하게 중첩의 원리 실험 순서에 대해서 서술하면 다음과 같다.① 임의의 점 A에 0.1g 가한다.② 위 실험의 처짐량을 구하면 똑같은 방법으로 0.2g, 0.3g을 재하하고 처짐량을 구한다.③ 3번의 측정이 끝나면 지점을 옮겨 임의의 지점 B에서 ①,②실험을 한다.④ B지점에서도 3번의 측정이 끝나면 A와 B에 하중을 제하고 측정을 한다.위 실험 방법을 검토를 해보면 각 위치별로 하중을 제하하는 것 보다는①A점 하중 제하 - 처짐량 측정②B점 하중 제하 - 처짐량 측정③A+B 하중 제하 - 처짐량 측정(단 ①②③실험 모두 같은 하중이다.)으로 실험을 설계하였으면 오차가 줄어들지 않을까 생각한다.또한 모든 실험에 적용되는 사항이지만 하중제하 후 하중을 제거해도 일반보는 완전복원이 일어나지 않는 점 또한 오차를 발생시키는 요소가 되지 않을 까 생각한다. 완전복원되지 않은 값은 실험자가 보에 힘을 가해 복원시켰다. 이는 다이얼게이지는 움직이지 않았기 때문에 처음 다이얼게이지를 Zero set 한 점으로 보를 이동한 것이기 때문에 이론상으로 문제가 없다고 생각한다. 하지만 완벽한 조건이 아니였기 때문에 이 부분에서도 분명 오차가 생겼을 것으로 사료가 된다.

공학/기술| 2007.12.23| 3페이지| 1,000원| 조회(541)

실험, 단순, 전북대학교, 연속, CBNU

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[CBNU 구조실험] 제 3실험 - 진동저울

진자 실험을 통한 길이 및 무게의 추정1. 실험 개요 및 목적-진자의 규칙적인 움직임 즉 주기를 앎으로써 미지의 물체의 무게와 추의 길이를 알 수 있다.2. 실험기구① 약간 무겁고 부피가 작은 물체② 일정한 무게를 가진 물체 3set / 무게를 모르는 물체 1set③ 길이를 아는 실과 노끈 / 길이를 모르는 실과 노끈④ 초침이 있는 손목시계 또는 스탑워치⑤ 자 (길이측정용)⑥ 계산기⑦ 실험 준비 리포트3. 실험순서Ⅰ. 주기오차 측정① 길이를 알고 있는 추를 설치한다.② 이 추를 통해 10초 동안의 진동수(f)를 측정 한다. 진동수의 역수는 주기이기 때문에 이를 통해 주기를 측정 할 수 있다.③ 최대한 같은 각도에서 실험을 할 수 있도록 시작점을 명시하고 위의 과정을 3회 반복 측정한다.④ 측정된 데이터 값을 비교해보고 오차가 얼마 나지 않았다면 이론주기와 실험주기를 비교해 보고 이를 통해 주기오차량을 구한다.Ⅱ. 미지의 길이 측정① 미지의 길이를 가지고 있는 추를 설치한다.② 이 추를 통해 10초 동안의 진동수(f)를 측정 한다. 진동수의 역수는 주기이기 때문에 이를 통해 주기를 측정 할 수 있다.③ 최대한 같은 각도에서 실험을 할 수 있도록 시작점을 명시하고 위의 과정을 3회 반복 측정한다.④ 측정된 데이터 값을 비교하고 그 데이터에 실험Ⅰ에서 구한 주기오차량을 곱하여 실제 길이를 추정한다.⑤ 준비된 자로 추의 길이를 제보고 실험값과 비교해 본다.4. 예비지식■ 진동수- 1초당 왕복으로 움직인 횟수를 말한다.- 속도와 이동거리를 안다면 주기를 추정할 수 있다.( ex) l/g )- 기호로는 f를 주로 사용한다.■ 주기- 진동수의 역수 즉 1/f가 주기이다.- 주기는 어떠한 물체가 왕복 이동 하는데 걸린 시간을 말한다.- 단위는 Hz 또는 S-1을 사용한다.- Ex) 2Hz는 1초에 2회 왕복운동을 한다.■ 복원강성- 복원력은 탄성력과 비슷한 성질로써 ‘원례 상태로 돌아가려는 성질’을 말한다. 즉, 물체의 내부에서도 관성의 법칙이 존재하고 있는 것이다.- 복원력 =이다. (M= 질량, g = 중력가속도 l = 실의 길이,x = 수평이동거리, k = 복원강성 )5. Data Table길이 추정①실험 1A.건전지시간(s)5101520길이평균(m)진동수(횟수)481216.5주기(Hz)1.251.251.251.210.38길이(m)0.390.390.390.36B.건전지 + 필름시간(s)5101520길이평균(m)진동수(f)47.511.515주기(Hz)1.251.31.31.340.42길이(m)0.390.420.420.45실제길이(m)0.4오차(실거리-A)0.02오차(실거리-B)-0.02시간(s)5101520길이평균주기차(A-B)0-0.03-0.03-0.09-0.05②실험 2A.건전지시간(s)5101520길이평균(m)진동수(횟수)3.56.51014주기(Hz)1.431.51.541.420.53길이(m)0.500.560.590.50B.건전지 + 필름시간(s)5101520길이평균(m)진동수(f)3.56.51013.5주기(Hz)1.431.51.541.480.55길이(m)0.500.560.590.54실제길이(m)0.5오차(실거리-A)-0.03오차(실거리-B)0.05시간(s)5101520길이평균주기차(A-B)0-0.03-0.03-0.09-0.03③실험 3A.건전지시간(s)5101520길이평균(m)진동수(횟수)36.51012.5주기(Hz)1.671.531.51.60.62길이(m)0.690.580.560.64B.건전지 + 필름시간(s)5101520길이평균(m)진동수(f)36912주기(Hz)1.671.671.671.670.69길이(m)0.690.690.690.69실제길이(m)0.6오차(실거리-A)-0.02오차(실거리-B)-0.09시간(s)5101520길이평균주기차(A-B)0-0.11-0.11-0.50.076. 실험분석 및 고찰① 길이에 대한 오차 분석위에 실험에서는 이론적으로는 5, 10, 15, 20초에 대한 진동수는 모두 같아야 한다. 하지만 데이터테이블을 보면 실거리와 측정거리가 차이를 보이고 있다는 것을 알 수 있다. 왜 이런 오차가 생기는 것일까?첫 째, 공기에 대한 마찰력으로 인한 오차가 있을 것이다.둘 째, 진동의 방향이 수평이동으로 인하여 최단거리로 이동을 하여야 하지만 실험에서는 원운동을 하였다. 수평이동 보다는 오차가 발생할 것이다.다음과 같은 조건을 수정한다면 오차값이 감소할 것으로 예상된다.② 고찰이번 실험은 진동수의 정의 “1초 동안 왕복한 횟수”를 안다면 주기를 구할 수 있다는 것을 알게 된다. 그렇다면 복원강성에 대한 주기에 대한 공식을 알기 때문에 진동수를 알기에 T를 알고, 중력가속도 g를 안다면 길이 l에 대하여 다음과 같은 공식을 통해 길이를 구할 수 있다. 그런데 바로 위 길이에 대한 오차분석에서 알 수 있듯이 몇 가지 사유로 인하여 실험값과 같은 값이 나올 수 없다.그리고 이번 실험의 목적 중 무게를 구하는 것이 있었으나 이는 성립이 될 수 없음 알고 실험을 하지 못 하였다. 왜 성립이 안 되는 것일까? 위에 예비지식을 보아도 알 수 있듯이 추에 진동수는 길에 따라 변하지 무게 따라 변하지 않는다. 그렇다면 이번 실험에서 무게를 추정하지 못 하였더라고 ‘무게는 진동에 영향을 끼치지 않는다.’라는 것에 대해서는 실험이 가능하였다. 실험을 한 후 데이터를 분석해 본 결과 2cm의 소량의 오차부터 10cm까지 오차의 범위가 크게 나타났다. 이와 같은 오차량이 발생한 것인 길이의 오차와는 별반 다르지 않을 것으로 사료가 된다.

공학/기술| 2007.12.23| 5페이지| 1,000원| 조회(227)

구조, 진동, CBNU, 진동저울, 구조 실험

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[CBUN 구조실험] 제2실험 스프링저울

보 실험을 통한 무게의 추정1. 실험 개요 및 목적- 정적 재하실험을 통하여 보의 휨 강성을 안다면 휨 강성으로부터 무게를 추정할 수 있다.2. 실험기구① 플라스틱 자 2개(단순보용, 측정용)② 100원 40개, 50원 20개③ 스카치테이프 (지점용)④ 노트북(촬영용)⑤ 예비 리포트⑥ 계산기⑦ 높이가 같은 하드커버 책(지점용)⑧ Ⅱ실험에 사용할 무게를 아는 물체 =⑨ 플라스틱판(처짐 제지용)3. 실험순서Ⅰ. 탄성계수 측정① 단순보용 플라스틱 자에 길이 및 두께 등을 관측하여 단면 2차모멘트 I 를 구한다.② 보를 지점용 책 사이에 두고 보의 한쪽이 흔들리지 않게 스카치테이프로 고정한다.step50원(개)100원(개)*************244020③ 준비한 동전을 보의 중앙지점에 올려놓고 처짐량을 구한다.④ 준비된 측정용 자로 처짐량을 구하여 기록한다.⑤ 구한 처짐량을 통하여 E를 산출 한다.Ⅱ. 휨 강성을 통한 무게의 추정① 위에서 사용한 보(단순보용 자)를 한 쪽 지점에 고정을 한다.② 동전을 보의 끝 부분에 올려놓으며, 그 처짐량을 알 수 있다.(동전을 올려놓는 순서는 실험Ⅰ과 동일하다. Ⅰ-③ 참고)③ 보의 처짐을 관측을 할 수 있으며 이 값을 통해 하중 P를 추정할 수 있다.④ 추정 값과 실제 값을 비교해 보고 오차에 대하여 고찰을 한다.4. 예비지식■ Ⅰ 실험(중앙 집중하중)의 하중과 변위의 관계⇒d = 변형률동전종류(원)무게(g)주재료50원4.16양백100원5.42백동P = 힘 = 동전의 중량E= 탄성계수I= 단순보의 1차 단면 모멘트 =L= 보의 총길이■ Ⅱ 실험(끝선 집중하중)의 하중과 변위의 관계⇒5. 주의사항① 보의 단면치수는 설치 전에 미리 측정해야 한다.② 하중을 재하 할 때 충격이나 진동이 없어야 한다.③ Ⅱ실험에서 좌측 측면에 무거운 물체를 올려놓아 변형이 된다면 물체가 추락할 수도 있다. 그러므로 고정을 할 수 있는 방법을 강구해야 된다.6. Data TableⅡ실험①Beam SketchLoad casestep하중위치(cm)작용하중(g)탄성계수14060150209.8765N/cm2213832254?1step처짐중량(g)측정값(cm)처짐 변형률(cm)실험값중량(N)오차량(중량-실험중량)물체중량(N)단, 중력가속도는 10m/s2이름중량(g)013.71화장품케이스600.610.23.50.67+0.072핸드폰1381.386.57.21.37-0.013드링크2252.252.211.52.19-0.064공학계산기??7.36.41.22?7. 사진자료Ⅱ실험12348. 실험분석 및 고찰①실험값 분석step실험값(N/cm2)오차(실험값-E)1150209.876502150209.876503168986.111118776.234180251.851930041.98ⓐ탄성계수 분석위 실험을 보면, step x,x,x가 반복 관측 되었으므로 탄성계수 값은 xxxxx이다.모든 step에서 균일한 탄성계수 값이 나오지 않는 이유는 전번 1실험에서 밝힌 바와 같이 첫째, 동전의 무게가 정확하지 않으며 둘째, 자의 눈금 값이 적어 육안으로 관측 시 정밀한 관측을 할 수 없다.step실험값 중량(N)오차량(중량-실험중량)10.67+0.0721.37-0.0132.19-0.0641.22ⓑ하중분석1~3 실험은 알고 있는 하중에 대해서 실험을 한 것이며 4번 실험은 무게를 모르는 물체를 가지고 한 실험이다. 이에 1~3실험에 데이터 값을 보고 이 실험에 대해서 판단을 했을 때 Ⅰ실험을 통해 구한 탄성계수의 값이 적절했다는 것을 검증할 수 있었다. 하지만 소량에 오차가 왜 나온 것일까? 이유는 다음과 같이 생각할 수 있을것이다.첫 째, Ⅰ실험에서의 정밀하지 못한 E의 값.둘 째, Ⅱ실험에 사용한 물체들에 무게를 정밀하게 측정 하지 못한 데에서 오는 오차셋 째, Ⅰ,Ⅱ실험 모두 육안으로 처짐량을 파악한 것넷 째, 물체들에 무게중심과 보의 끝 위치가 일치 하지 못 한데에서 오는 오차를 들 수 있을 것이다.Ⅱ번 실험 하중 분석을 통해서 마지막 step 4의 모르는 값에 무게 추정이 적절한지마지막으로 생각해 보기로 한다.ⓒ중량을 모르는 물체의 실제무게 측정step실험값 중량 (N)실제 중량21.371.3841.22?위 실험 분석 ⓑ의 데이터 표를 참고로 하여 step4를 본다면 1.22의 실험값 중량이 나 온 것을 알 수 있다. 그렇다면 비례식을 통하여 공학계산기에 무게를 측정할 수 있다.위에 데이터 표를 통해서 다음과 같은 비례식을 알 수 있으며X에 대해서 풀어준다면 X= 1.23이 실제하중이라고 추정할 수 있다.②고찰이 실험은 자의 탄성계수를 할고 있고, 휨 강성을 안다면 하중을 알 수 있었다. 이번 실험에서 이전 실험 1에서 탄성계수를 구했기에 이에 하중을 측정을 해보니 하중이 올바르게 측정이 되지 않았다. 이에 실험에서 탄성계수의 값을 다시 구하게 되었고 이를 통해 하중을 측정하였더니 오차율 ±0.05안에 들어오게 측정 하였다. 실험에 정밀도를 위해 자의 끝부분에 물체의 무게중심을 올려놓은 부분이 적절히 맞지 않았을까 생각한다.

공학/기술| 2007.12.23| 6페이지| 1,000원| 조회(356)

구조실험, 결과레포트, 스프링저울, CBUN

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