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[물리] Paul Trap

Paul TrapWonseop Park Physics DepartmentWhat is the Paul Trap?Ion Trap - 전하를 띤 입자는 전자기장에 의하여 힘을 받으며 이 원리를 이용하여 이온을 전자기장 내에 가두는 것을 Ion Trap이라고 한다. - Paul Trap은 이러한 Ion Trap의 한 종류이다. History - 1936년 Francis Michel Penning은 직류 전기장과 정자장이 가해지는 형태로서 ion을 가두는데 성공하였다. - 1953년 Wolfgang Paul은 직류 전기장과 RF 전기장을 이용하여 3차원적인 Ion Trap을 고안하였다.DescriptionPaul Trap 내부에 Lycopod spores(석송속포자)를 집어 넣어 공간상에서 포획되는 입자를 관찰하는 실험 Paul Trap은 2개의 회전 대칭인 외부 전극과 한 개의 고리형 전극으로 구성 적절한 전압인가에 따른 포텐셜 형성으로 미세입자를 공간상에서 포획가능 He-Ne Laser를 이용하여 부유입자로부터 산란되는 모습을 육안으로 관찰Setup(Experiment Schematic)Setup(Experiment Equipment)10㏁ 저항상자450 V 직류전원RF 전원 발생장치실린더Optical LensHe-Ne LaserTheory IElectrodes Composition 1쌍의 End Cap과 1개의 Ring으로 구성 End Cap 사이에는 직류 전원을 인가 Ring 에는 RF전압을 인가 Trap의 중심에서 양이온에 대한 3차원 포텐셜 우물이 형성됨전극 구조도Theory IIPaul Trap은 4중극자로 형성된 Potential 내에서 원자나 분자의 전하대 질량비를 이용하여 공간내에 입자를 포획하는 방법이다. Trap내에는 그림과 같이 4중극 형태의 전위분포를 가지게 된다. 이러한 전위 분포를 가지기 위해서 Paul Trap은 한 개의 Ring과 2개의 End Cap으로 구성된다.Potential 구조도Process실험장비간의 배선을 연결한다. Laser와 Lens를 이용하여 Ring의 구멍사이로 빛이 통과하도록 정렬한다. 나무 막대에 Lycopod Spores를 묻혀 Trap의 중앙에 놓는다., 각 장비에 전원을 넣는다. Trap 내에 포획되어 있는 입자를 관찰한다. End Cap에 인가된 전압의 극성을 바꾸어 실험을 반복한다.높은 전류를 사용하므로 감전에 유의한다. 고전압이 인가되는 장치에는 직렬저항이 사용되는가를 확인한다.Result I포획된 입자Result I I포획된 입자볼프강 파울(Wolfgang Paul)볼프강 파울은 한스 G. 데멜트와 함께 이온 트랩 기술을 개발함으로써 전자 혹은 하나의 이온을 극도로 정밀하게 연구할 수 있도록 만든 공로로 1989년 노벨물리학상을 공동 수상했다.{nameOfApplication=Show}

자연과학| 2005.06.25| 11페이지| 1,000원| 조회(653)

이온, trap, Paul

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[음향학] Vector Quantization

Vector Quantization한양대학교 응용물리학과 4학년 박 원 섭ContentsIntroduction Example of Quantization Scalar Quantization Uniform Quantization Non-uniform Quantization Optimum MSE Quantization Vector Quantization Genetic Algorithm K-means Algorithm LBG AlgorithmContents음파의 길이 음파란? 음압 음의 강도 음파의 속도 길이 음의 level 스피커와 앰프 최상의 조화 앰프란? 설치장소 앰프와 스피커 위치관계 Cable의 영향 스피커 이상Introduction이산적인 샘플 값을 양자화 레벨에 가장 근접한 값으로 표현하는 과정이며, 각 샘플의 양자화 레벨을 0과 1의 이진수로 표현한다. 각 화소의 밝기 또는 색을 컴퓨터에서 인지할 수 있는 숫자로 표현하는 과정 양자화 레벨 : 한 샘플을 몇 비트로 표현할 것인가로 결정 G비트 양자화 : 표현할 수 있는 색상의 수가 2G 가지 Ex) 8비트 양자화 – 값을 256(28) 단계로 표현 16비트 양자화 – 값을 65536(216) 단계로 표현 일반적인 흑백 사진의 경우 256레벨(8비트), X선 이미지의 경우 1024레벨(10비트) 정도임 양자화 오류(Quantization Error) : 양자화 레벨이 불충분할 때 발생Example of Quantization(1)Example of Quantization(2)Example of Quantization(3)sampling주파수 8kHz데이터 량 8X8k=64k bps(bit per sec)양자화 bit : 8bitQuantizer: 복원레벨(recontruction level): 결정레벨(decision level): 양자화기(Quantizer): Quantizer의 lever 개수Scalar QuantizationUniform quantization Non uniform quantizationUniform Quantization가장 간단한 형태의 양자화 방법 양자화 간격 일정 가 일정 는 양자화 간격의 중앙값 quantization errorUniform Quantization균일 양자화균일 양자화의 양자화 잡음Non Uniform QuantizationLloyd-Max Quantization 어떤 신호정보가 균일하게 퍼져있지 않고 특정 부분에 집중적으로 분포할 경우 Uniform Quantization을 사용한다면 quantization error가 커짐 많은 값이 편중된 부분을 보다 촘촘하게 양자화Non Uniform QuantizationOptimum MSE QuantizationMSE가 최소가 되는 와 를 결정하는 것이 중요: 불규칙 변수(random variable)입력값 X가 확률밀도함수(Probability density function) P(x)에 의해 나타난다면Optimum MSE Quantization윗 식에서 에 대한 편미분한 식이 0일때 MSE가 최소Optimum MSE Quantization가 두 복원 레벨의 중심에 위치Optimum MSE Quantization값을 임의로 선택계산계산Vector Quantization신호정보를 m×m 크기의 블록들로 분할한 후, 그 블록들을 이용하여 적은 수의 대표 블록들을 생성하여 원 정보를 그 대표 블록들로 표현하는 방법코드워드Vector Quantization두가지 주요 문제 코드북 설계 설계된 코드북으로 원영상을 가장 유사하게 표현1 22 2 1 1 2 2 1 1 1 1 2 2 1 1 2 2코드북 설계매핑원 영상압축영상Genetic Algorithm3 3 1 1 2 1 2 2 21 2 3유전개체11 2 1 3 2 1 2 3 21 2 3유전개체20• • • • • •평균코드북원 영상코드북 평가우수 유전개체 선택교차와 돌연변이코드북 평가세대증가K-means Algorithm초기화 : 대표로 삼을 중심벡터(centroid)를 선정한다. 중심 벡터의 초기값은 훈련벡터의 모집단에서 임의로 선정하여도 되고, 이미 만들어진 코드북을 이용할 수도 있다. 분류화 : 학습용 벡터들을 주어진 코드 벡터들과 거리 계산을 하여 최소 거리를 갖는 코드워드로 분류한다. 코드북의 갱신 : 각 코드워드에 속한 훈련 벡터들을 모아서 평균을 내어 해당 코드워드의 중심벡터로 교체한다. 종료조건 : 전체 양자화 에러의 합이 허용범위(임의적)를 만족시킬 경우에 종료하고, 그렇지 않은 경우 분류화단계부터 반복LBG Algorithm훈련벡터의 전체평균을 구하여 하나의 중심벡터를 생성 각 중심벡터에 아주 작은 값을 한번 더하고, 한번은 빼어서 두개의 중심벡터를 만든다. 훈련 벡터들은 이 두 중심벡터와 거리 계산을 하여 자신이 속할 중심 벡터를 찾는다. 각 중심벡터에 속한 훈련 벡터들을 평균하여 새로운 중심벡터로 정한다. 거리계산을 반복하여 전체 거리의 합이 기준치 이하가 되도록 한다. 원하는 수의 중심벡터가 생성되었으면 종료. 아닐경우 두개의 중심벡터 생성다음단계부터 반복음파의 길이한양대학교 응용물리학과 4학년 박 원 섭음파란?음파는 공기를 매질로 진동체의 움직임을 통하여 전파 국부적으로 밀도가 변화하며 이 변화가 압력의 변화를 일으킴 압력의 변화량은 귀의 고막을 진동하면서 소리로서 인지음압(P)음파가 전달되는 부분의 입자밀도가 증가할 경우 공기압이 증감 음압은 실효치와 최대순간 음압으로 나타냄 가청음압은 가량: 음압의 단위 교환식음압에 따른 Level음의 강도(Intensity, J)소리가 단위면적을 단위시간동안 통과하는 소리의 에너지 단위 : W/m2.ρ: 공기밀도(kg/m3) c : 음속 (m/s)음파의 속도 길이음파의 전달 속도는 매질마다 다름 공기의 경우 약 1초에 340m를 진행T : 섭씨온도음의 Level귀가 느끼는 소리크기는 음압, 주파수 성분에 따라 달라진다. 주관적인 소리의 심리량을 객관화 하기위해 도입 1000Hz를 기준으로 같은 음의 크기를 level화 함.(같은 level내의 소리를 인간은 동일한 크기로 느낌)스피커와 앰프 최상의 조화한양대학교 응용물리학과 4학년 박 원 섭앰프란?소리를 들려주는 모든 음향 기기에는스피커를 울려줄 수 있는 증폭기라고부르는 앰프가 설치 앰프란, 입력되는 신호를 우리가 들을 수 있게 증폭시켜 주는 역할 소스으로부터 입력된 각종 신호는 앰프에서 조절되고 증폭되어 우리가 들을 수 있도록 출력을 만들어 주는 것 만들어진 신호가 스피커 시스템으로 보내져 우리가 듣게 되는 것 프리 앰프(Pre Amplifier)와 파워 앰프(Power Amplifier) 프리앰프 : 입력 신호를 전기적으로 가공하는 부분 파워 앰프 : 말그대로 입력된 신호에 에너지를 더하여 높은 출력을 낼수 있도록 함 오디오 시스템에서 앰프는 음향재생기기의 심장부, 복잡한 회로로 설계설치 장소햇볕이 직접 닿지 않는 장소. 그리고 공기가 잘 통하는 장소 모든 오디오기기는 스피커로부터 떨어져 있을 것 플레이어가 아닌 다른 파트는 스피커에 접근해도 하우링이 나지 않지만, 하우링이 없다고 해서 안전한 것은 결코 아닌 것이다. 사온 날부터 세팅하는 첫날부터 간격이 떨어질수록 안전하고 소리의 질이 좋다.앰프와 스피커 위치관계앰프와 스피커를 올려놓은 받침대는 반드시 탄탄하게 고정(절대적 조건) 앰프를 고정해서 진동의 영향을 전혀 받지 않을 때만 완성된 사운드가 창출되기 때문이다. 스피커와 앰프의 위치는 좁은 방에 오디오를 장치했을 경우, 스피커 바로 옆에 거의 맞닿게 자리를 한 경우 음의 윤택함이 감소 특히 고음이 줄어드는데 이것은 스피커로부터 뿜어내는 음압을 받기 때문 스피커의 전자기적 영향으로 인해서 앰프의 성능이 제대로 발휘 되지 않는다.Cable의 영향오디오 시스템에서 각 장치들이 늘어날 수록 케이블의 길이와 수가 늘어나 복잡해짐 좁은 공간에 설치하는 경우 신호용, 전원용, 스피커용 등의 케이블들이 복잡하게 얽힘 특히 출력 케이블이 많은 앰프 주변을 정리해야한다. 전원 케이블은 그 자신이 노이즈의 원인이 되는 주파수를 발산 전원케이블과 신호 케이블이 서로 꼬여 있거나 둘둘 말려 있으면 음질이 저하됨 기본적으로는 신호 케이블은 되도록 짧아야 한다 길이가 길면 영향을 받기 쉬워짐 긴 것을 사용하고 남는다고 해서 그 여분의 케이블을 둘둘 말아서 묶어 놓는 것은 피해야한다스피커 이상스피커 한쪽에서 소리가 안 날 때는 출력부 이상 대부분의 경우는 퓨즈가 망가진 상태 출력석이 나간 상태 원인 : 사용자가 취급 부주의, 외부 전류가 과입력 상태 스피커 연결선을 잘못 이어주었을 경우 8Ω과 4Ω을 같이 묶어 사용할 경우 내부 온도가 상승시 전원이 불안한 경우 저음역에서 지저분한 소리가 섞이는 경우{nameOfApplication=Show}

자연과학| 2004.06.08| 35페이지| 1,000원| 조회(893)

벡터, 양자화, vq, 이산, vector quantization

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[천체물리] Stellar Atmospheres

Stellar AtmospheresThe Description of the Radiatio Field 응용물리학과 4학년 1997051387 박 원 섭Introduction항성의 내부에 있는 gas들이 밀집되어 불투명한 대기층에서 방출되는 빛을 관측 항성의 중심에서 핵융합반응에 의해서 생성된 에너지가 빛의 형태로 외부로 방출 스팩트럼분석을 통해서 항성내에서의 빛의 이동을 설명Specific Intensity분자 : 매우작음 분모 : 0으로 수렴는 극한값으로 수렴하는 비율(1)Specific Intensity: Electromagnetic Radiation Energy: time: area: solid angle: unit of secific intensity: The Planck function※Specific intensity는 blackbody radiation의 특별한 예(2)(3)Mean Intensity일반적으로 specific intensity는 방향이 변하지 않는다. specific intensity를 모든방향에 대해서 적분을 함으로서 mean intensity를 구할수 있다.※Radiation field는 등방성을 가지기 때문에(4)TrapCylinderical “trap” for measuring energy density: angle: trap in a timeEnergy in a trap: volume of the trap: Electromagnetic Radiation Energy모든 solid angle(입체각)에 대해서 적분하면(5)(6): energy densityEnergy in a trapRadiation field가 등방성을 가지고 흑체복사이기 때문에frequency에 대해서 표현으로 바꾸어 주면에서(7)(8)Energy in a trap: Total Energy(all wavelength): by blackbody radiation equation: Radiative Flux(9)(10)For blackbody radiation( net energy)(11)(12)Actually MeasurementThe measurement of (a) the specfic intensity for a resolved source And (b) the radiative flux for an unresolved souce(13)Radiation PressureRadiation pressure produced by incident photones from the sold angleRadiation Pressure(14)(15)Radiation PressureBlackbody Radiation Pressure(16)(17){nameOfApplication=Show}

자연과학| 2004.06.08| 13페이지| 1,000원| 조회(320)

천체, stellar, Atmospheres, 천체물리

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[전자소자] CCD의 이해와 감도증가 연구 Part 2.hwp

{CCD의 이해와 감도증가 연구 Part 2(소자 특성에 따른 Noise 원인 분석과 해소방안 연구)박 원 섭한양대학교 물리학과Won-Soup ParkDepartment of Physics, Hanyang University요 약{2003학년도 한양대학교 물리학과 논문집지도교수 오 혜 근본 연구는 현재 기본적인 촬상소자로서 사용되고 있는 CCD{) CCD : Charge Coupled Device소자에 대해서 빛과 색의 특성을 확인하고, Dynamic Range에 대한 기본적 이해와 증가방법을 소개한다. CCD소자의 중요 광학 부품의 원리를 이해하고, 특징별 적용분야를 제시하고, CCD의 감도를 저하시키는 각종 Noise별 원인과 감소방법을 제시하고자 한다. 그리고, 3색이상의 칼라촬상 방법을 소개하면서 칼라 촬상부품인 Dichroic Prism에 대해 폭넓게 설명한다.서 론본 연구에서 지금부터 약 30년전인 1970년에 미국 벨 연구소의 두 사람의 연구자, Boyle과 Smith{) MOS 다이오드를 이웃하게 배치하여 아주 간단한 최초의 CCD(Charge Coupled Device)를 개발하였다.MOS 다이오드를 이웃하게 배치하여 아주 간단한 최초의 CCD(Charge Coupled Device)를 개발하였다.MOS 다이오드를 이웃하게 배치하 여 아주 간단한 최초의 CCD(Charge Coupled Device)를 개발하였다.에 의해서 발명된 CCD 촬상소자에서 시작하여, 미국이나 일본에서 진행했고, 반도체 양산기술의 진보에 의해 지금과 같이 누구나 손쉽게 사용할 수 있는 높은 성능의 신뢰성 높은 촬상 디바이스로서 산업용, 공업용, 의료용 등 광범위한 분야에 걸쳐 사용되고 있다. 이러한 CCD소자의 기본적인 원리의 이해를 돕고, 좀더 나은 영상정보를 얻기 위해 감도특성을 조사하고, 이를 증가시킬 수 있는 방법들을 찾고자 한다.본 론인간이 느끼는 빛의 특성 조사인간이 지각할 수 있는 가시광선 영역은 380 nm∼780 nm의 영역이다. 이런 인간의 눈도 가시광선 전영역에 대해서 동일한 감도를 가지는 것은 아니다. 일반적으로 500 nm∼550 nm의 파장영역에서 가장 좋은 감도 특성을 가지게 된다. 하지만, 이것 역시 언제나 동일하지 않으며, 배경의 밝기에 따라서 달라지는 현상을 보이게 된다. 그림 1의 비시감도{) 비시감도 : 빛의 강도를 느끼는 능력 나타냄. 그 방사 에너지에 대한 정도를 시감도라고 한다.특성곡선을 보게되면, 밝은 곳에서는 높은 파장영역의 색을 가진 물체가 더 잘 보이고, 어두운 곳에서는 낮은 파장영역의 색을 가진 물체가 더 잘 보임을 알 수 있다.{박 원 섭{CCD의 이해와 감도 증가 연구 PART 2(소자 특성에 따른 Noise 원인 분석과 해소방안 연구)Young-Helmhotz의 삼원색설{그림 . 표준 비시감도 곡선Young-Helmhotz의 삼원색설은 인간이 동일한 색자극 A와 색자극 B를 관찰할 때 밝기와 색감이 같다면, A와 B를 구분할 수 없기 때문에 A와 B는 등색이라고 한고, 색자극A와 B를 균일하게 섞은 것이 색자극 C와 차이가 없게 된다면 (A+B)는 C와 등색이라고 할 수 있다는 것이다. 이로서 색의 근원인 3가지의 원색(R({lambda=700.00 nm), G({lambda=546.10 nm), B({lambda=435.80 nm)으로서 색영역을 모두 나타낼 수 있다는 것이 바로 Young-Helmhotz의 삼원색설이다[2].XYZ 색도 좌표계{그림 RGB 색도좌표계Young-Helmhotz의 삼원색설에 따라서 색좌표계를 나타내게 되면 그림 2와 같이 R의 파장영역에서 자극치가 (-)의 값을 가지게 되는 문제가 발생한다. 이를 해결하고 명도정보를 갖도록 하기 위해서 XYZ 표색계를 구성하였다.{X~=~2.7689R+1.7517G+1.1302B{Y~=~1.0000R+4.5907G+0.0601B{Z~=~~~~~~~~~~0.0565G+5.5943B이 XYZ 표색계를 그래프로 나타내면 그림 3과 같이 나타나며, RGB표색계와는 다르게 자극치가 음이 되는 영역이 사라지게 됨을 알 수 있다. {그림 4 x, y 색도좌표계이{그림 3 XYZ 색도좌표계색도 좌표XYZ를 좀더 간단히 그림 4와 같이 2차원 평면으로 나타내기 위해서 {x~=~{X}over{X+Y+Z}와 {y~=~{Y}over{X+Y+Z}로 나타낸다. 이렇게 해서 각 색의 색상정보(명도정보 포함)를 하나의 2차원 평면상에 나타낼 수 있게 된다[2].표준 광특성{그림 표준광의 에너지-파장 분포모든 물체는 모양이나 색상에 따라서 반사와 흡수의 정도가 다르게 된다. 이것을 실제적으로 실제의 색상정보를 담아야 하는 촬상소자에서는 많은 영향을 끼치게 된다. 이러한 표준광에 따른 특성을 잘 파악하고 이를 가장 실제의 색상에 가깝게 구현하는 것이 CCD촬상소자의 커다란 과제이다. 이렇기에 실제 생활에서 가장 두드러지게 느껴지는 배경조명에 대한 정보를 살펴보면 그림 5와 같다. 각 곡선의 구분은 A - 2856 K의 흑체, B - 4874 K(어두운날 한낮의 빛), C - 6774 K (밝은날 한낮의 빛), D - 6500 K(B,C의 중간값)을 나타낸다. 초창기 CCD 소자에 대해서는 C의 값을 표준광으로서 사용하여 배경조명에 의한 색상정보를 보정하였지만, 현재는 D의 값을 표준광으로 하여 색상정보를 보정하고 있다. 이러한 배경조명에 대한 차이는 동일 물체를 촬상한 사진에서 전체적인 느낌이 붉은빛을 띈다거나, 푸른빛을 띄는 현상에서 찾아볼 수 있다.CCD촬상소자의 감도 특성{그림 n+pn-type의 CCD소자 특성 Spectrum그림 6을 보면 가시광선 영역에서 높은 감도를 보임을 알 수 있다. 또한, 근적외선 영역에서도 감도를 가지며, 자와선 영역에서도 넓은 감도영역을 가짐을 알 수 있다. 이로 인해서 야간 투시카메라{) Sony사의 Night Shot기능은 일반 비디오 카메라에서 야간 투시기능을 가능하도록 하였으며, 이로인 해서 사회적으로 문제가 되었던 인체 투시영상이 가능하게 된다.나 천문관측시에 응용이 가능하다. 이러한 CCD의 감도는 실제로 광전변환이 이루어지는 photo diode의 감도와 일치하게 되며, 감도를 향상시키기 위해서 각 화소마다 micro-lens를 설치하여 빛을 집중시키는 방법을 사용하고 있다.Dynamic RangeCCD에서 발생하는 신호량은 입사광의 세기와 시간의 곱으로 정해진다. 이것을 신호광량이라 하고, 이것과 출력신호와의 관계를 광전변환 특성이라 할 수 있다. 이때, 출력신호를 {i, 입사광량을 {E라고 할때 {i~=~kE^{gamma}로서 나타낼수 있고, {k는 플링크상수, {gamma는 계수가 된다. 이때 이관계를 log함수로 나타내면 기울기가 {gamma가 되고, 이때의 특성 그래프는 그림7과 같다.{그림 CCD 광전변환특성실제로는 암전류에 의한 고정패턴잡음과, 검출앰프의 잡음등으로 광전변환 범위가 제한되는데 이를 Dynamic Range라고 하다.이런 Dynamic Range가 넓을수록 고화질의 영상을 얻을 수 있다. 이를 향상시키기 위한 방법으로 셔터속도의 차이를 이용한 방법을 사용하기도 한다.셔터속도를 짧게 하면, 짧아진 노출시간으로 인해서 밝은 빛에 대한 감도가 높은 영상정보를 얻을 수 있다. 반대로 셔터속도를 길게 해서 노출시간을 길게 하면, 어두운 부분의 감도가 좋은 영상정보를 얻을 수 있다. 이 두 가지 영상정보를 합쳐서 하나의 영상정보로 구현하게 되면 넓은 Dynamic Range를 가지고 있는 영상을 얻을 수 있게 되는 것이다.CCD 카메라의 광학계CCD 카메라의 광학계를 구성하는 가장 중요한 요소는 촬상렌즈이다. 간단히 이러한 광학계의 물리적 특성을 파악하고자 한다. 렌즈의 구경이 크면 많은 광량을 받아들일 수 있게 되는데 어느정도의 광량을 받아들일 것인가 하는 것은 F값에 의해서 나타난다. 렌즈의 구경을 D, 초점거리를 f, 밝기를 F로 나타내면,{F~=~{f}over{D}로 나타나게 되며, 일반적으로는 F 1.2∼2.2의 밝은 렌즈를 사용하는 경우가 많다. 하지만, 일반 대부분은 어두운 공간에서 촬영시 후레쉬를 사용하기 때문에 이를 고려하면, 감광면 조도 {E_{1}, 피사체 조도{E_{0}, 피사체 반사율{R, 렌즈 투과율{T, 배율{m이라 하면{E_{1}~=~{RT}over{4F^{2}{(1+m)}^{2}}E_{0}~~~~(m < 1 : 생략가능){) 일반적인 촬상조건에서의 경우 m

자연과학| 2004.06.08| 11페이지| 1,000원| 조회(751)

ccd, 디지털 카메라, 소자

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[일반물리] 일반물리학 실험[중심력측정, 마찰계수측정]

마찰계수의 측정일반물리학 실험실 험 목 적두 물체의 표면 사이에 적용하는 운동마찰계수와 정지마찰계수를 측정한다.기기 및 장치경사면 장치기기 및 장치나무토막기기 및 장치추걸이기기 및 장치추(1)기기 및 장치추(2)이 론(수평면의 경우)두 물체가 접촉한 상태로 운동을 하면, 그 운동을 방해하려는 마찰력이 작용한다. 마찰력의 방향은 운동방향의 반대이고, 크기는 접촉표면에 작용하는 법선력에 비례한다.이 론(수평면의 경우): 운동마찰계수수평력를 가하여 물체를 움직이게 할 때, 등속운동을 한다면이므로실험에서는를 이용하여 계산하며와의 기울기를이용하여를 구한다.이 론(비탈면을 사용하는 경우)이 론(비탈면을 사용하는 경우)이므로에 대입하면,따라서,이 론(비탈면을 사용하는 경우)정지한 물체를 움직이려면 일정한 힘이상을 가해야만 한다.는 정지마찰력 이라고 한다.는 법선력에 비례)(()최대 정지마찰력을 측정하기 위하여 비탈면을 사용할때를 증가시킴물체가 움직이기 시작할때가 수평력와 최대 정지마찰력가 같은때이다.실 험 방 법(1)경사면을 수평으로 하고 나무토막 B를 경사면 위에 놓은 후 줄로 도르래를 거쳐 추걸이와 연결한다.B실 험 방 법(2)추걸이에 나무토막이 움직이지 않을 정도로 적당한 추를 올려놓은후, 토막을 살짝 밀어보아 움직이는지를 살핀다. 등속운동이 되도록 추의 무게를 변화시킨다.실 험 방 법(3)토막위에 1,2,3,4 kg의 추를 올려놓고 (1),(2)의 실험과정을 반복한다.실 험 방 법(4)각각 추걸이쪽의 무게 f와 법선력 N으로부터 N-f의 그래프를 그리고 운동마찰계수와 나무토막의 무게를 구한다.실 험 방 법(5)나무토막을 경사면에 올려놓고 경사각을 변화시키면서 나무토막을 밀어보아 움직이는지를 확인한다. 나무토막이 등속운동을 할 때 경사각을 측정한다.실 험 방 법(6)나무토막을 경사면에 올려놓고 경사각을 조금씩 증가시킨다. 나무토막이 미끄러져 내리기 시작하는 각을 측정한다. 정지마찰계수를 구한다.실 험 결 과(1)4 kg3 kg2 kg1 kg0 kg1320 g1770 g890 g450 g70 g추걸이쪽의 무게나무토막 위에 올려놓는 무게구분실 험 결 과(2)0.21그래프에 의한 운동마찰계수10.8 %오 차300 g그래프에 의한 나무토막의 무게(계산)336.6 g나무토막의 무게 (측정)내 용구 분실 험 결 과(3)0.3619.730.3720.225.70.370.3720.51% 오차μk(평균치)μk=tanθθ측정횟수0.5127.030.5127.020.500.4825.71μs(평균치)μs=tanθθ측정횟수終구심력의 측정일반물리학 실험실 험 목 적일정한 각속도로 원운동하는 물체에 작용하는 구심력 측정 방법을 익힌다.기기 및 장치구심력 측정장치기기 및 장치속도조절이 가능한 회전장치기기 및 장치초시계기기 및 장치Kg 추기기 및 장치추걸이기기 및 장치부척 캘리퍼이 론이 론실 험 방 법(1)K를 조절하여 용수철의 탄력이 가장 적도록 조절한다.실 험 방 법(2)스위치를 넣은후 속도조절 나사를 조정하여 바늘 P의 끝이 I와 일치하도록 한다.H실 험 방 법(3)회전수 측정기 C의 reset단추를 누른후 1분동안 총회전수 N을 측정한다.Reset 단추실 험 방 법(4)(1)-(3)과정을 3회 반복한다. 평균치를 구한다.실험과정(4)회전이 멈춘후, 회전체가 바닥과 90˚를 이루도록 돌린다. 회전체 내의 추 m에 추걸이를 걸어 바늘 P가 지표 I와 일치할때까지 추걸이에 추를 올려 질량합을 구한다.실 험 방 법(5)복원력 F=(M+m)g은 구심력과 같다.회전체 내의 추무게와 추걸이의 무게는 표시된 곳에 기재되어 있다.실 험 방 법(6)추를 걸어 놓은 채 I에서 물체 중심까지의 거리 r을 부척캘리퍼로 측정하여 구심력을 구한다. (4),(5)의 과정을 3회 반복하여 평균치를 구한다. K의 눈금을 달리하여 실험을 반복실 험 결 과(1) – K : -4388회전수 N(평균)139 g원통의 질량 m999 g860 g4.81 cm내용M+mMr구분12.7 %% 오 차1103775 dyne측정구심력 Fs979020 dyne구심력 F실 험 결 과(2) – K : 0422회전수 N(평균)135 g원통의 질량 m1275 g1140 g4.53 cm내용M+mMr구분4.4 %% 오 차1194302 dyne측정구심력 Fs1249500 dyne구심력 F終{nameOfApplication=Show}

자연과학| 2004.02.28| 42페이지| 1,000원| 조회(1,493)

실험, 일반물리, 마찰계수, 중심가속도, 중심력

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