1.실험제목 : Hare의 장치에 의한 액체의 밀도 측정2.실험일시 :3.실험목적 : 밀도가 다른 두 액체의 혼합 비율에 따른 밀도 변화를 측정한다. 도립 U자관에 연결된 두 유리관 밑에 두 종류의 액체를 놓고, 밸브가 부착된 주사기를 통하여 U자관 내의 공기를 빨아내면 두 액체가 관 내로 따라 올라온다.한 쪽 액체의 밀도를 알고 있으면, U자관 내의 압력 변화에 따라서 두 액체의 높이를 측정하여 시료액체의 밀도를 구할 수 있다.4.실험장치 : Hare장치, 비커, 온도계, 증류수, 알코올5.이론 : 유리관 안의 압력을 대기압보다 낮추어 주연 두 액체가 유리관을 타고 올라오는 각각의 액체의 올라오는 높이가 다르다.이 높이의 차로 임의의 액체의 밀도를 측정 할 수 있다.도립 U자형의 유리관 A, B를 두 종류의 액체내에 세우고, 상부의 고무관 R쪽으로 관속의 공기를 조금씩 빨아내면 이 액체들은 관속으로 올라간다.이 때 관속의 액면의 높이를 각각 h, h', 그리고 액체의 밀도를 각각 ,' 관속의 공기의 압력을 P라 하면gh + P = 'gh' + P -----------식1?의 값을 알고 있는 액체를 사용하고 h, h'를 측정하면 '를 구할 수 있다.이 때 모선관 현상에 의한 오차를 작게하기 위하여 다음과 같이 한다.관내의 압력을 변화시켜 P'로 했을 때의 높이를 hi, hi' 라 하면ghi + P' = 'ghi' + P' 대기압 --------------식2식1과 2를 통하여 를 이끌어 낼 수 있다.6. 실험방법1) 비이커 C D의 밑바닥이 우리관 A B와 1cm정도 떨어지게 고정한다2) 비이커 C 에는 증류수를 비이커 D 에는 액체 시료를 약 5분의 4정도 체운다.3) 시료의 온도를 측정 한다.4) 주사기를 이용하여 유리관 내의 압력을 떨어 뜨려 액체시료가 딸려 올라 오게한다. 5) 액체 시료가 3분의 2정도 올라오게끔 조정한다.
1.실험제목 : 마찰계수측정2.실험일시 :3.실험목적 : 수평 접촉면상에서 물체가 운동을 시작할 매, 또는 운동하고 있을 때의 힘을 측정 하여 물체와 접촉면 사이의 마찰계수를 구한다.4.실험기구 : 수평면, 나무토막, 도르레, 시간기록계, 추걸이와 추.5.이론*마찰계수란?마찰력의 크기 F(정지마찰의 경우는 최대정지마찰력)와 수직항력크기 P와의 비 μ=F/P를 말한다. 표면에서 미끄러지는 물체를 계속 움직이게 하는 데 필요한 수평력을 그 표면에 작용하는 힘으로 나눈 값으로, 일반적으로 그리스 문자μ(mu)로 표시한다.마찰계수는 크게 물체가 정지하고 있을 때의 정지마찰계수와 운동하고 있을 때의 운동마 찰계수로 나눌 수 있는데, 운동마찰계수는 정지마찰계수보다 작다. 운동마찰계수는 물체가 미끄럼운동을 할 때의 미끄럼마찰계수와 구르는 운동을 할 때의 굴림마찰계수로 나눌 수 있다. 굴림마찰계수는 물체가 외부에서 힘이 작용하여 막 구르려고 할 때의 정지굴림 마찰계수와 한창 굴러가고 있을 때의 운동굴림마찰계수로 구별하기도 한다. 마찰계수는 서로 마찰을 하는 물체의 재질이나 접촉면의 매끄러운 정도 또는 윤활제의 종류에 따라 값이 달라지므로 물질상수라고 할 수 없다.*이론적 배경수평으로 놓인 긴 책상위에 질량이 m인 나무토막을 초속도 V로 밀어 주었다고하자. 토막은 끝내는 정지하고만다. 이것은 토막이 운동하는 중에 방향의 평균가속도 a를 경험했다는 것을 의미한다. 이 힘을 마찰력이라고 하고 ma의 힘을 가지고 있다. (F=ma) 실제로 하나의 물체의 표면이 다른 물체의 표면 위를 미끄러져 갈 때는 언제나 각각의 물체가 다른 족에 대해 접촉 면적에 평행한 힘을 작용시키게 된다. 각각의 물체에 작용하는 마찰력의 방향은 다른 물체를 기준으로 할 경우 그 물체의 운동에 반대되는 방향이다. 정지한 상태에서 표면 상호간에 작용하는 마찰력을 정지 마찰력이라고 한다. 극대의 정지 마찰력은 운동을 가까스로 개시하게 하는데 필요한 극소의 힘과 같다. 운동이 일단 개시되면, 표면 사이에 작용하는 마찰력은 감소하게 되는 것이 보통이다. 그러므로 등속도 운동을 유지시키는 데 필요한 힘은 극대의 정지 마찰력보다 작아도 된다. 상대 운동중에 양 접촉면 사이에 작용하는 힘을 운동 마찰력이라고 한다.*이론한 물체가 다른 물체와 접촉하여 상대운동을 하려고 할 때 또는 상대운동을 하고 있을 때, 그 접촉면의 접선방향으로 작용하는 운동을 방해하려는 힘을 마찰력이라 한다.상대속도가 없을때 마찰력을 정지마찰력이라 하며 상대운동이 있을 때의 마찰력을 운동 마찰력이라 한다.마찰력의 크기는 점촉면의 상태에 따라 달라지며 접촉면의 넓이에는 거의 관계가 없고, 법선방향의 힘에 비례한다.그림1과 같이 물체 A에 수평방향의 힘 F를 가해도 물체 A가 움직이지 않을 때에 는 힘 F가 마찰력 f와 비기고 있올 경우이다. 힘 F를 증가시켜도 물체가 움직이지 않으면 마찰력 f도 증가하게 된다.물체가 움직이기 직전의 마찰력을 최대 정지 마찰력이라 하며, 이를 fs라 하면, 정지마찰 계수 μs는 fs와 N의 비로서 정의된다.μs= fs/N 물체가 운동을 하면 마찰력은 운동마찰력 fk가 되며 운동마찰 계수 μk는 μk= fk/N로 정의된다.운동마찰계수 μk는 보통 μs보다 작다.cf)수평면과 θ의 경사를 가진 빗면 위에 놓인 질량 m인 물체에 작용하는 힘에는 수직항력N, 빗면에 따라 내려오는 힘 F와 마찰력 Fs가 있다. 물체가 미끄러져 내려오지 않을 때 이들 사이에는 F = Fs인 관계가 있다. 빗면의 각 θ가 어떤 임계각 θc가 되면 물체는 막 미끄 러져 내려오기 시작한다. 이때는 F ≥ Fs 이다. 즉 다음과 같다.
1.실험제목 : 강체의 공간운동2.실험목적 : 경사진 직선 궤도와 반경이인 원 궤도를 따라 금속구를 굴리는 과정 에서 금속구의 회전 운동에너지를 포함한 총 역학적 에너지의 보존에 대하여 살펴본다.3.실험기구 : 구의 공간운동장치, 각도기, 먹지, 흰종이, 캘리퍼, 미터자, 수직기,4.실험일시 :5.이론 :1) 반경이인 원 궤도의 정점 T에 겨우 도달하는 경우반경이인 원 궤도의 정점 T에 겨우 도달하는 순간의 총 역학적 에너지(:구의 질량,:정점 T에서의 선속도,or:대칭축에 대한 금속구의 관성모멘트와T점에서의 각속도,: 원 궤도의 반지름)이 경우에 정점 T에서의 구심력은 금속구의 중력과 같으므로금속구의 반지름을라고 할 때,∴2) 회전체의 포사체 운동구가 원형트랙의 가장 낮은 곳(기준점 높이)을 지나는 순간의 선속도 :일때여기서이므로과정①의 실험으로부터⇒금속구가 꼭지점 T를 간신히 통과할 수 있는 높이에서 출발하면, 가장 낮은 지점에서의속도⇒ 위의 식 이용하면먼저 금속구가 경사면 궤도의 끝점을 떠나서 포사체 운동을 할 때끝점에서의 선속도를라 하면(H : 기준점에서 끝점까지의 높이,: 끝점에서의 속도,:)기준점 B 점에서의 선 속력처음 위치 ()에서 초속도, 초기각로 발사된 포사체의 최종 위치가 ()인경우에 지면으로부터 수직 거리는 포사체 운동에 대한 일반적인 표현식으로부터위식에서을 구하여에 대입을 하면6.실험방법 :1) 반경이인 원 궤도의 정점 T에 겨우 도달하는 경우① 질량이인 금속구의 출발점의 높이를 변화시켜 가면서 구가 원형트랙의 꼭지점 T를간신히 접촉하면서 지나갈 때의 높이 h를 측정한다. 이때, 출발점에서의 총 역학적에너지는 위치 에너지뿐이므로가 된다.② 원형 궤도의 반지름을 측정하여으로부터 정점 T에서 구의 총에너지를 구한다.2) 회전체의 포사체 운동① 구가 포사체 운동 후 지면에 떨어질 만한 곳에, 흰 종이위에 먹지를 깔아 놓고 1)의 험에서와 같은 출발점에서 구를 굴린다.
1.실험제목 : Borda 진자에 의한 중력가속도 측정2.실험일시 :3.실험목적 : Borda 진자의 주기와 길이를 측정하여 그 지점의 중력가속도 g를 구한다.4.실험기구 : Borda 진자, 추걸이용 철사줄 or 늘어나지 않는줄, 지지대와 받침날, 초시계, 캘리퍼5.이론 : 무게를 무시할 수 있는 길이 h인 끈의 한쪽 끝을 고정하고 다음끝에 질량 M인 추를 매달아 연직면에서 주기운동을 하는 것이다. 이 때 단진자의 진동 주기T는 다음과 같다.질량이 m인 강체가 임의의 회전축 O를 중심으로 연직면내에서 진동하는 경우, 그 운동 방정식은운동방정식은가된다. 여기서 I는 회전축에 강체의 관성모멘트(어떤 축의 둘레를 회전하고 있는 물체는 그 축의 둘레에서 회전을 지속하려고 하는데, 그 관성의 크기를 나타내는 양)이다. 이 때 구의 반경이 r이고 철사길이 l인 Borda진자에서는 h=l+r이므로 I는이다. 5도이내로 매우 작다면 sinθ = θ이므로 운동방정식은가 되고, 따라서 이 단진동의 주기를 T라 하면가 된다. 위의 I와 L을 대입하여, 중력가속도 g에 관하여 정리하면6.실험방법 : 우선 받침날 걸이에 의한 Borda 진자의 강제 진동운동을 제거하기 위한 실험이 필요할 것이다.이동받침대에 부착된 ㅁ자형 판을 1.6 m만큼 올려서 고정나사로 단단히 고정시킨다. 받침날에 붙어 있는 진자 지지철사 고정나사를 풀어 진자와 받침날을 분리시킨다. 받침 날만 고정시킨 ㅁ자형 판 위에 있는 받침날 홈에 얹는다. 받침날을 약간 흔들어 주어서 10회 진동시간을 측정하여 주기 T'을 계산한다 .진자에 부착된 철사가 1m정도 되도록 하고, 그 철사를 받침날의 추지지 고정나사에 넣어 고정시킨다. 진자 꼭지에서 위로 1cm되는 곳에 진자 연직면과 5°이내 진동하도록 준비된 실로 묶어 오른쪽으로 잡아당긴다. 성냥불로 철사 가까운 쪽의 실을 태워 진동을 시킴과 동시에 초시계를 누른다. 진자의 10회 진동시간을 측정하여 T를 계산한다. 측정한 T'와 T가 같다면 본 실험을 시작하고 만약 같지 않다면 다음 과정을 한다. T'≠T 일 때 T'와 T가 같아지게 하려면 받침날에 부착된 이동 나사추를 위아래로 움직이면서 반복한다. 또 이동나사 T'과 T가 같아지지 않으면 철사를 조금씩 줄이거나 늘려가면서 되풀이한다.
1.실험제목 : 탄환의 속도측정2.실험일시 :3.실험목적 : 충돌에서의 운동량 보존법칙과 탄동진자에서의 역학적에너지 보존법칙을 써서 탄알의속도를 측정한다.4.실험기구 : 발사총, 미터자. 쇠공, 저울5.이론 :{탄동진자 장치인 Blackwood장치는, 그림 2-8-1과 같이 용수철 의 힘으로 총을 발사할수 있는 장치와 축 에 매달린 총알받이 그리고 이 총알받이가 최고로 뛰어 올라 갔을 때붙잡아 놓을 수 있는 진자받이로 되어 있다.총알받이에는 그의 높이 기준으로 삼을 수 있는 표지 가 있고 납작한 스프링가 달려 있 어서 일단 총알이 박히면 다시 튀어 나오지 못하게 되어 있다.총알 발사장치에는 용수철의 세기를 조절할 수 있게 되어 있고 갈구리 는 적당한 스프링 의 힘으로 진자받이가 잘 걸리어 정지하도록 한 것이다.공이 수평으로 발사되어 탄동진자에 박히면 탄동진자는 일정한 높이까지 올라갔다. 내려 오는데, 탄동진자가 올라간 높이를 알면 공의 속도를 구할 수 있다.먼저 공이 탄동진자에 박힐 ㄸㅒ의 운동량 보존법칙은 아래와 같다.mbv0 = (mb + mc)v 여기에서 와 는 각각 공의 질량과 초기속력이고 는 탄동진자 의 질량은 공이 박힌 뒤의 탄동진자의 속력이다.최고점에서 공이 박힌 진자의 운동에너지 가 위치에너지로 바뀌므로 다음 식이 성립한다.{따라서 이것을 운동량 보존법칙에 넣으면 초기속력{을 얻는다.6.실험방법{(A) 진자에 의한 방법1 주거리 에서 나사를 돌려 진자를 떼어내서 그의 무게 을 달고 또 총알의 무게 을 측정한다.2 진자가 무리없이 잘 진동하도록 제자리에 걸고 수준기를 써서 장치가 수평이 되도록 놓는다.3 표지 를 기준으로 진자의 높이 (그림 2-8-1 참조)를 잰다.4 총알을 쏘아 진자가 뛰어 오르면 그의 높이 을 잰 다음 총알을 뺀다. 이때 반드시 스프링를 안쪽으로 눌러서 무리없이 총알을 빼야 한다.5 3과 4의 절차를 5회 계속 되풀이한다. 이 측정에서 가 될 것이다.6 총알이 박힌 상태로 진자의 주기를 2회 측정하여 평균을 낸다. 이것으로 보정계수 를 계산한다.(B) 사정거리에 의한 방법1 장치를 실험대의 제일 끝 쪽가에 놓고 수평으로 맞춘다. 이때 총알이 지나갈 길에 장애물이 없는가살펴야 한다.2 총알을 쏘아서 떨어진 곳을 확인하여 그의 거리 와 를 측정한다. 이때 떨어진 거리를 확인하기위해서 분필가루 또는 백지나 먹지를 쓰는 것이 편리하다.3 같은 실험을 5회 되풀이한다.이와 같이 하여 산출한 를 (A)의 방법의 결과와 비교한다.{{1) 공의 초기속도발사총에 쇠공을 넣는다.공을 수평으로 발사하여 실험실 바닥에 떨어지게 하고, 그 곳에 흰종이를 고정시키고 그 위를 먹지로덮는다. 발사를 10번 되풀이한다.발사총구에 연직추를 달아 실험실 바닥에 기준점을 표시하고, 이 점으로부터총구까지의 높이와 도달지점까지의 거리를 재어 표에 기록한다.수직거리와 수평거리를 써서 공의 비행시간과 초기속도를 구한다.2) 공의 초기속도A. 준비1.쇠공과 탄동진자의 질량을 잰다.2.탄동진자를 실에 매달아 그림1과 같이 발사총구 정면에 둔다.B. 실험3.진자에 공을 5회 발사하고 진자가 올라간 높이의 평균을 내어 표에 기록한다.4.진자가 올라간 높이로부터 충돌시의 공의 속도를 계산하여 기록한다.
hare 액체의 밀도측정
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