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[물리학]중력과 가속도

1. 목 적단진자의 주기와 길이의 관계를 알아보고 중력가속도의 값을 측정한다.2. 원 리그림과 같이 질량이 무시되는 길이 l인 끈에 크기가 무시되는 질량 m인 추가 추중심에서 진자끝까지의 거리가 l이 되도록 매달려 주기운동을 하는 것을 단진자라 한다. 추 m이 되돌아가려는 힘 F는(1)만일, 진폭이 작아서《 1 (5°이하)라 하면라 할 수 있으므로 식 (1) 은(2)가 된다. 이 미분방정식의 해는(3)이다. 여기서 A는 진폭이고이다.이므로(4)가 된다. 따라서,(5)이다. 그러므로 이 식에서 T와 l을 알면 g값을 구할 수 있다.x그림 1 단진자3. 기구 및 장치(1) 단진자(2) 초시계(3) 미터자(4) 직각삼각자(5) 캘리퍼(6) 망원경 및 스탠드4. 실험방법(1) 진자의 길이를 약 1m로 조정하여 고정시킨다.(2) 버니어 캘리퍼를 이용하여 추의 직경을 재어을 구한다.(3) 망원경이나 표준막대를 진자에서 1～2m 거리에 장치하고 추의 바로 윗 부분의 실이 망원경의 +시선과 시차없 이 보이도록 조절한다. (망원경이 없을 때는 표준막대를 잉ㅇ해서 시간 측정의 기준으로 삼는다.(4) 추를 약간 흔들어 (5°이하) 진자가 연직면상에서 진동하도록 한다. (이때 진폭을 알아둔다.)(5) 공동실험자 한 사람은 망원경 (또는, 표준막대를 통해서) 진자를 관찰하고 다른 한 사람은 초시계를 동작시켜 놓고 대기한다.(6) 진자를 보고 있던 사람의 구령에 맞춰 정확히 시간을 측정한다.(7) 계속해서 10회, 20회 ……에 해당하는 시간을 읽어 기록하도록 한다.(8) 측정이 끝나면 바로 진폭의 대략치를 재어 시간 전의 진폭값과의 평균값을 알아둔다.용어설명단진동진동은 일반적으로 복잡한 형태로 나타나지만 수학적으로 다루게 되면 몇 개의 단순한 진동, 즉 단진동으로 분해하여 생각할 수가 있다. 단진동에서 단위시간 내에 같은 상태가 되풀이되는 진동의 횟수를 그 진동의 진동수, 진동을 1회 하는 데 필요한 시간을 주기(週期), 진동의 중심값에서의 최대변동값을 진폭이라 한다. 즉 일반적인 전하는 지구, 수면파(水面波) 등이 있다. 각 경우에서 운동이 반복하는 시간 간격을 주기라고 한다. 단조화운동에서 주기는 1번 진동하는 데 걸리는 시간이다. 그러므로 한 주기는 진동수f의 역수인 1/f과 같다. 예를 들면 1초에 50번 진동하는 벌새의 날개는 0.02초의 주기를 갖는다.한 점이 등속으로 원을 그릴 때 지름으로 정해진 임의의 선에 대한 점의 사영(즉 지름에 수직이며 그 점을 지나는 선과의 교점)은 단조화운동이다. 점의 운동은 등속이지만 점의 사영은 원의 중심을 향해 운동하느냐 또는 반대로 운동하느냐에 따라 가속 또는 감속을 한다. 원의 중심을 기준으로 사영점(射影點)이 갖는 변위의 가속도에 대한 비를 c라고 하면 단조화운동의 주기 T는 T〓2π√c이다. 사인 곡선으로 표시되는 조화운동의 파동은 주기적이다. 그 파동이 속도 v, 파장 l를 가지면 주기 T는 T〓λ/ν이다. 진동수 f는 주기의 역수이므로 f〓λ/ν로 쓸 수 있다1. 실험 결과 분석(1) 피켓펜스 2㎝ 띠 - 초기 높이 h0=0∴ 중력 가속도(평균) = 9.689 (㎨), 오차 = (g-ge)/g×100 = -1.13 (%)∴ 중력 가속도(평균) = 9.673 (㎨), 오차 = (g-ge)/g×100 = -1.30 (%)∴ 중력 가속도(평균) = 9.706 (㎨), 오차 = (g-ge)/g×100 = -0.958 (%)(2) 피켓펜스 2㎝ 띠 - 초기 높이 h0=30∴ 중력 가속도(평균) = 9.706 (㎨), 오차 = (g-ge)/g×100 = -0.958 (%)∴ 중력 가속도(평균) = 9.910 (㎨), 오차 = (g-ge)/g×100 = 1.12 (%)∴ 중력 가속도(평균) = 9.794 (㎨), 오차 = (g-ge)/g×100 = -0.0511 (%)(3) 피켓펜스 1㎝ 띠 - 초기 높이 h0=0∴ 중력 가속도(평균) = 9.702 (㎨),오차 = (g-ge)/g×100 = -0.999 (%)∴ 중력 가속도(평균) = 9.804 (㎨),오차 = (g-ge)/g×100 = 0. 가능성이 있다. 그리고 스탠드와 포토 게이트를 연결하는 부분이 꽉 조여지지 않아서 실험 시 포토 게이트가 지면과 수평을 이루지 않았을 수 있다.- 피켓펜스의 검은 칠된 부분이 근소하게나마 약간 벗겨져 있을 경우이다. 이 경우에는 피켓펜스의 간격이 설정값과 맞지 않기 때문에 속도 측정의 정확도가 떨어지게 된다.* 측정 오차- 피켓펜스가 기울어져서 떨어졌을 수 있다. 이 경우, 피켓펜스의 구간 간격이 수직으로 보았을 때보다 줄어들게 되고, 더불어 포토게이트의 발광부에서 나온 빛이 굴절될 수 있기 때문에 측광부에서 빛을 포착하는데 오차가 생길 수 있다.- h0=30cm인 실험의 경우, 줄자를 이용하여 30cm를 측정하였기 때문에, 피켓펜스가 포토 게이트로부터 정확하게 30cm 떨어지지 않았을 수 있다.- h0=30cm로 설정된 실험에서는 실험자가 실수로 아래나 위로 피켓펜스를 이동시키다가 떨어뜨리게 된다고 할지라도 초기 속도만 변화되는 것이니 중력가속도의 측정에는 문제가 없겠지만, h0=0cm로 설정한 실험에서 떨어뜨리는 순간 실수로 아래로 약간 던지듯이 힘을 주어 떨어뜨리게 된다면 초기 속도뿐만 아니라 초기 가속도에도 영향을 줄 수 있다.→ 피켓펜스를 떨어뜨릴 때의 오차를 줄이려면, 피켓펜스를 지면과 수직을 이루도록 실로 연결한 다음 실을 태워서 떨어뜨리는 방법을 생각해 볼 수 있다. 단, 피켓펜스의 상단 한 부분에만 실을 연결하면 기울어질 가능성이 높으므로, 두세 군데에 실을 연결한 후, 그 실을 한 가닥으로 모아서 한꺼번에 태우도록 한다.실을 태우는 방법이 번거로울 경우엔, 스탠드 상부에 피켓펜스를 잡아주는 조임기를 설치한 후, 그 조임기를 이용하여 피켓 펜치를 떨어뜨리는 방법도 생각해 볼 수 있다.3. 실험 결과를 이용하여 생각해볼 수 있는 것① 지구를 관통하는 굴에서의 낙하 운동은 어떻게 될까?우리들의 지구 속 깊은 핵심부에서 무엇이, 어떠한 현상이 진행되고 있겠는가에 관하여 우리가 알고 있는 사실은 아직도 대단히 적다. 어떤 사람은 100㎞나 깊이 되는축으로부터 멀어짐에 따라서 증가한다. 그리하여 이러한 지점에서 지구를 관통하는 굴에서는 물체가 연직선에 따라 떨어지는 것이 아니라 약간씩 동쪽으로 기울어지면서 떨어질 것이다. 굴을 적도 상에 뚫었다면 그 속에서는 지구의 회전에 의한 영향을 가장 많이 받을 것이기 때문에 굴을 더 넓게 파거나 동쪽으로 멀리 기울어지게 파야 할 것이다.굴의 한쪽 끝이 높이 2킬로미터의 고원지대에 있고 다른 쪽은 해면(바다의 수중)에 있다면 고원지대에서 떨어진 사람은 굴의 다른 끝을 지나 2킬로미터나 튀어나갈 것이다. 두 끝이 다 해면에 있다면 한쪽 끝에서 떨어져 나온 사람을 다른 쪽에서 기다리고 있다가 거기에 도달하였을 때 속도가 0이다. 막대기를 내밀어 주면 그 사람을 끌어올릴 수가 있을 것이다. 고원 위에서 떨어져서 바다 면에 나오는 사람은 쏜살같이 튀어나올 것이니 감히 붙들지 못 할 것이다.② 신의주에서 부산으로 직통하는 지하철도가 있다면 거기에서는 어떤 일이 생기겠는가?신의주에서 지구 표면에 따라 원호를 그리면서 여행하는 것이 아니라 그림에서와 같이 지하로 부산까지 직통하는 굴속에서 여행하는 경우 어떠한 기이한 현상이 일어날 것인가를 생각하여 보자.이러한 굴을 팔 수 있다면 거기에서는 세계의 어느 도로에서도 보지 못하던 놀라운 사태가 벌어질 것이다. 그것은 이 굴속에서는 저절로 운동하게 된다는데 있다. 이러한 굴을 먼저 문제에서 취급하던 지구를 관통하는 굴과 비교하여 보자. 지구를 관통하는 굴은 지구의 중심을 통과하였지만 신의주에서 부산까지 관통하는 굴은 작은 원호의 두 끝을 잇는 현에 따라 팠을 뿐이다.굴이 수평으로 뚤려져 있으며 기차는 중력 만에 의해서 끝에서 끝으로 갈 수는 없을 것 같이 생각될지도 모른다. 그러나 이것은 착각이다. 굴의 양 끝에 대한 반경을 가상적으로 그려본다면 굴이 연직선에 대하여 직각이 아니다. 따라서 굴은 수평이 아니라 내부로 기울어져서 뚫려있다.이와 같이 기울어진 굴속에서는 어떤 물체든지 중력에 끌려서 언제나 굴 가운데로 모여들려고 하면서 결국에는 발광 다이오드(light emitting diode, LED)를 쓰고 광검출기로는 광 다이오드(photodiode) 또는 광 트랜지스터(phototran sistor, photo TR)를 써서 서로 마주보게 위치시킨다. 그 사이로 물체가 지나가면 에미터(emitter)로부터의 빛을 차단하게 되므로 광 검출기의 출력신호가 변화된다. 포토게이트에는 계수기(counter)가 들어 있어서 변화되는 시간간격을 측정할 수 있다. 물체가 빛을 차단하는데 걸리는 시간을 t, 물체의 크기를 d 라고 하면 물체의 속력은로 구할 수 있다. 이 속력은 물체가 에미터로부터의 광로를 지나가는 동안의 평균속력임에 유의해야 한다. 또, 단진자 운동 실험에서 쇠공과 같이 원형인 물체를 통과시킬 때는 공의 중심이 에미터와 광검출기 사이를 바로 지나가도록 맞추어야 한다. 이외에도 포토게이트를 이용하여 다양한 시간간격을 측정할 수가 있다.* 사용방법직선 운동하는 물체의 속도, 가속도 또는 단진자의 주기 등을 측정할 수 있다. 한개 또는 두개의 포토게이트를 사용하여 물체가 광선을 가로질러 통과하는데 걸리는 시간이나 두 지점 간에 이동하는 시간뿐 아니라, 단진자의 왕복운동의 주기 등을 최소 0.1㎳의 크기로 측정할 수 있다. 기억(memory)기능과 스톱워치(stop watch)의 기능을 가지고 있어서, 낙하운동의 중력가속도 측정 등 다양한 실험에 이용된다. 포토게이트의 에미터(emitter)와 광검출기 사이의 간격이 7cm 이므로 이보다 작은 물체의 움직임을 조사할 수 있다. 포토게이트는 광선으로 적외선을 사용하기 때문에 보기에 불투명한 물체라도 적외선은 투과할 수가 있으므로 주의한다. (예: 검은 바둑돌)* 시간 측정 방식모드별 시간 간격ㄱ. 게이트(Gate) 모드Gate 방식에서 시간측정은 광선이 처음으로 차단될 때 시작되어 광선의 차단이 끝날 때까지 계속된다. 이 방식은 검출기를 통과하는 물체의 속력을 측정할 때 사용된다. 만약 시간 t 동안 길이(또는 폭) L 의 물체가 검출기의 광선다.

자연과학| 2006.11.22| 17페이지| 1,000원| 조회(416)

중력, 가속도, 중력과 가속도

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[인문]공자 유가의 흥기 평가A+최고예요

공자와 유가의 흥기공자는 노나라 창평향 추읍에서 태어났다.공자시대에는 주 왕실이 쇠미하여 예약은 행해지지 않았고,『시(時)』,『서(書)』도 많이 흩어졌다. 그래서 공자는 삼대의 예를 추적했으며, 『서전(書傳)을 정리했다.공자는 『시』,『서』, 예, 악으로 제자들을 가르쳤는데, 그 수가 3,000명에 달했고, 그중에서 72명은 육예에 통달했다. 그는 향당에서는 마치 말을 못하는 사람인 양 공손했고, 종묘나 조정에서는 분명한 말을 하되 어디까지나 삼갔다. 그는 말하기를 “세 명이 동행할 때에도 그중에는 나의 스승이 있으며, 덕은 닦인 것이 없고, 학문을 함께 강습하지 않으며 옳다고 알아 들은 일을 실천하지 못하며, 착하지 못한 일을 고치지 못하는 것, 이것이 나의 근심이다” 라고 했다. 그리고 그는 『사기』를 바탕으로 『춘추』를 지었는데, 이것은 노나라 은공부터 시작하여 애공 14년까지의 12공에 걸친다. 『춘추』는 노를 중심으로하여 주나라를 가깝게 여기며, 은나라의 문물을 고전삼아, 3대대의 예악의 근본정신를 운용했다.공자는 애공 16년 4월 기축일에 73세의 나이로 세상을 떠났다.1. 중국역사상 공자의 위치공자는 비록 육예를 제작하지는 않았지만 일찍이 육예로서 제자들을 가르쳤다. 즉, 공자는 이 육예를 일반인에게 가르친 최초의 인물이었다. 그의 강학목적은 “인재”양성에 있었다. 특히 국가를 위해서 일 할 인재를 양성했지, 어떤 한 학파의 학자를 양성하지 않았다. 따라서 학생들에게 각종 서적을 읽게 했고, 각종 과목을 가르쳤다. 이로써 보건대 공자는 단지 한 “선생님”이었지만, 중국역사상 여전히 지극히 높은 위치를 점하고 있다. 필자는 다음과 같이 생각한다.(1)공자는 중국 최초로 학술을 민중화했고, 교육을 직업삼았던 교수노유였고, 전국시대의 강학과 유세의 풍습을 열었으며, 중국에서 농부도, 공인도, 상인도, 관료도 아닌 선비라는 계급을 창립했거나 적어도 선양발전 시켰다.(2) 공자의 행적은 그리스의 “소피스트”를 방불케 한다.(3) 공자의 행적 및 중국역사상 영향은 소크라테스의 행적 및 서양역사상의 영향과 서로 비슷하다.공자는 바로 “누구에게나 차별 없이 교육을 실시한다”는 근본 입장에서, 학생들을 크게 불러모아 출신을 따지지 않고 학비를 바친 자라면 받아들여 일률적으로 각종 과목과 각종 진귀한 전적들을 읽게 했던 것인즉, 이는 실로 커다란 해방이었다. 공자는 또 끊임없이 임금들에게 유세하며 학생들을 데리고 여러나라를 돌 아다녔다. 이런 거동도 전에 없었으나 그 후 풍기로 되었는바, 이런 풍기 역시 공자가 열어놓은 셈이다.공자는 그리스의 소피스트들과 행동이 비슷했다. 그들은 모두 그때까지의 관행을 깨고 정식으로 학생들은 모아 교육하기 시작했다. 또 “소피스트”는 모두 박학다능하여 학생들에게 각종 과목을 가르쳤는데, 그 주요 목적은 학생들에게 정치활동 역량을 길러주는 데에 있었다. 공자 역시 박학다능했다.그리고 공자는 소크라테스와도 흡사했다. 소크라테스는 자신에게 신성한 사명이 주어져 있다고 여겼으며, 그리스 인을 각성시키는 것이 자기의 임무라고 생각했다. 공자도 그랬기 때문에 “하늘이 내게 덕을 부여하셨다”고 했고, “하늘이 이 문물을 없애려고 하지 않는데 광 땅 사람들이 감히 나를 어쩌겠느냐?”고 했던 것이다. 소크라테스는 귀납법으로써 정의를 구했고, 정의로써 우리 행위의 기준으로 삼았다. 공자 역시 정명을 주장했고, 명에 대한 정의로써 우리 행위의 기준으로 삼았다. 소크라테스는 인간의 도덕을 강조했다. 공자도 인간의 “인”이 “정치담당”능력보다 더욱 중요하다고 보았다. 공자는 중국의 소크라테스라는 사실만으로도 이미 매우 높은 위치에 있다. 더구나 공자는 학술을 보편화한 최초의 인물이었으며, 선비계급의 창립자 또는 적어도 선양, 발전시킨 인물이었으므로, 그의 업적의 위대함은 어쩌면 소크라테스를 능가한다고 하겠다.2. 전통적 제도와 신앙에 대한 공자의 태도중국문화는 주대에 이르러 규모를 갖추었다고 앞에서도 말했는데, 고문경학파의 주장처럼 주나라의 모든 전장제도가 문왕과 주공이 제작한 것은 아니라고 하더라도, 문왕과 주공이 주대 문화를 창조한 주요 인물임은 사실인 것 같다. 노나라는 주공의 후손국이었기 때문에 종주의 문물이 타국에 비해서 많이 남아 있었다.공자가 태어난 노라는 주례를 입증할 문헌이 충분했기 때문에 공자는 주례에 대해서 깊이 알았고 간절히 사모했다. 그래서 그는 “주는 이전의 두 왕조를 조망하여 거울 삼았으니, 그 문화가 찬란하다! 나는 주를 추종한다!”라고 말했다. 오직 “주를 추종했기” 때문에 공자는 문왕과 주공의 업적을 영속화하는 일을 일생의 사명으로 삼았다.후세 경학자들 중에서 고문주장자들은 육예란 주공의 창작을 공자가 계술한 것이라고 여겼고, 금문주장자들은 공자가 『춘추』를 창작하여 스스로 문왕에 비견했다고 여겼다. 어느 쪽도 사실과 반드시 부합한 것은 아니지만, 요컨대 공자 스스로 자신의 책임으로 부가한 것이 문왕과 주공의 유업을 계승하는 일이었음은 매우 명백하다. 공자는 “계술만 하고 창작하지 않았으며, 신념을 가지고 옛것에 심취했다” 그가 계술한 것은 바로 주례였다.공자는 귀신에 대해서는 비교적 새로운 견해를 보였다. 공자는“인민이 의롭게 되는일에 전심전력하고, 귀신은 공경하되 멀리하는 것이 지혜라고 할 수 있다.” 라고 말했다.“귀신은 공경하되 멀리하는 것”이 지혜라고 했으니, 귀신을 멀리하지 않으며 지혜가 없는 셈이다. 멀리하지 않으면 지혜가 아니라고 하면서 왜 하필 또 공경하는가 그후 유가는 이문제의 답으로서 마침내 하나의 체계적인 “제사관”을 완성했다.3. 정명론공자는 당시 뭇 제도의 붕괴를 목도하고 “천하무도”라고 여기며, “천하유도”했던 때를 늘 그리워 했다.공자는 여러 정치적, 사회적 계금의 붕괴는 위에서부터 비롯되는 것으로 보았다. 이런 상황하에서 공자는 진실로 “어지로운 세상을 바로잡아 정상상태를 회복”하려면, 무엇보다도 천자는 여전한 천자, 제후는 여전한 제후, 대부는 여전한 대부, 배신은 여전한 배신, 백성은 여전한 백성이지 않으면 안된다고 여겼다. 즉 실상을 이름에 부합케 하는 것으로서, 소위 정명론이다. 공자는 이것이 극히 중요하다고 인식했다. 각각의 이름들은 그 정의가 있으며, 그 정의가 의미하는 바는 그 이름이 지칭하는 그 사물이 다름 아닌 바로 그 사물인 까닭 즉 그 사물의 본질 혹은 개념(이데아)이다. 만약 (실제) 군, 신, 부, 자가 그 정의에 부합한다면 모두 각자의 도를 다하는 것이고 그러면 “천하에 도가 서게 된다”4. 계술을 통한 창자자로서의 공자공자는 “계술만 하고 창작하지는 않았으니” 『춘추』의 경우도 예외일 수 없다. 그러나 공자는 『춘추』와 기타 옛 사관의 각종 필법을 정명 두 글자에 귀납시켰는데 이는 실로 『춘추』를 이론화한 것이었다. 중국문화에 대한 공자의 공헌은 바로 원래의 제도를 이론화하고 이론적인 근거를 부여하는 시도를 개시했다는 데에 있다.공자는 『시』를 강론하면서 그 속의 도덕적 의미를 중시했으니, 응대 연습만 시키거나 “외교사절로 간 곳마다 임금의 명을 잘 받들 수”있도록만 하지는 않았다.공자는 “남방 사람의 말에 ‘사람으로서 한결같은 마음이 없으면 무당이나 의생도 될 수 없다’ 했는데, 썩 좋은 말이다. ‘지조 없이 이랬다 저랬다 하면 수치당하기 십상일 것이니, 아예 점을 쳐볼 필요조차 없을 것이다”라고 말했는데 여기에서 “지조 없이 이랬다 저랬다 하면 수치당하기 십상일 것이다”는 말은 『역』 항괘의 효사인바, 공자가 『역』을 설명하면서 괘의 효사의 함축성을 드러내는 데에 중점을 두었지, 점치는 일만 중시한 것은 아님을 알 수 있다. 즉 단지 “계술만 하고 창작하지 않은”것이 아니고, 사실은 계술을 통해서 창작했다는 말이다. 이런 정신과 경향은 그후 유가에 전해져 맹자나 순자 그리고 유가의 정연한 사상체계를 구성하게 되었다.5. 직 , 인, 충, 서공자는 예를 논하면서 ‘예의 근본’을 강조했다. 진실된 마음이 없으면 예는 허위와 형식이 되어 가치도 없을뿐더러 심히 천해질 수 있다. 그래서 공자는 “사람이 어질지 못하면[사람답지 못하면] 예의가 무슨 소용이겠는가! 사람이 어질지 못하면[사람답지 못하면] 음악이 무슨 소용이겠는가?”라고 말했다. 어질지 못한 사함은 진실된 마음이 없기 때문에, 설령 예악으로써 단장하더라도 그 허위만 더할 따름이다.공자는 인간의 진실된 마음을 중시하여 허위를 증오하고 바탕의 정직을 숭상했기 때문에,『논어』에는 누차 정직이 언급되고 있다.정직이란 안으로 자신을 속이지 않고 밖으로 남을 기만하지 않고, 심중의 좋고 싫음을 사실 그대로 나타내는 것을 말한다.그러나 정직이 아무리 중요할지라도 역시 “예에 따라 행해야”한다. 공자는 “정직을 숭상하고 공부를 게을리하면 각박의 병집이 생긴다”고 했는데, 공부는 곧 예에 대한 공부이다. 옛날에는 예란 일체의 풍속습관, 정치 ? 사회 제도를 모두 지칭했다. 무릇 인간의 행위규범에 관한 것은 모두 예라고 할 수 있다. 공자는 주례의 옹호자였으므로 제자를 교육할 때에는 지식을 가르치는 한편 예로써 단속했던 것이다. 그런데 공자는 동시에 “예의 근본”을 강조했기 때문에 또한 정직을 말했던 것이다. 정직을 논한 것은 개인의 성정의 자유를 중시한 것이고, 예를 논한 것은 개인에 대한 사회규범의 제재를 중시한 것이다. 전자는 공자의 독창이고, 후자는 고대의 상규이다. 공자의 이상적인 “군자”란 진실된 마음으로 예를 행할 수 있는 사람이다.

독후감/창작| 2006.11.22| 3페이지| 1,000원| 조회(357)

공자, 직인충서, 정명론, 유가의 흥기

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음파의 성질

실험 목적관속에서 파의 공명현상을 이해하고 이를 이용해 공기 중의 음파의 파장과 속도를 측정한다.실험 이론공기 속에서 전달되는 음파의 속도는 다음 식으로 표현된다.v = 331.5 ＋ 0.61t m/sec (여기서 v:음속, t:온도)이 식을 이용하여 대기온도 15。C에서 음이 공기 중에서 전달되는 속도를 계산 하면 약 340m/sec가 된다. 그러나 바닷속에서는 약1,500m/sec, 철 속에서는 5,000m/sec 로 증가한다. 기체 속에 압력의 요동이 생기면 기체의 밀도가 압력에 따라 같은 형의 요동을 한다. 기체 속에서 음파는 기체를 따라 전파되는 압축과 팽창의 연 속적인 결과로 이루어진 종파이다. 유리관 속에 공기를 스피커와 함수발생 기를 이용해 진동을 시키면 유리관의 길이 방향으로 종파인 음파가 생긴다.그림 1과 같이 유리관 속의 기주의 길이(L)를 피스톤으로 조절할 수 있게 장치를 하였다. 이 경우 스피커의 표면이 진동하면 종파가 기주의 길이 방향으로 음파의 속도()로 진행하다가 기주의 끝인 피스톤을 만나면 음파는 반사되어 나온다. 이때 피스톤의 표면에서 입사파와 반사파의 위상차는 180°이므로 진폭이 최소인 마디( Node) 가 된고, 기주의 끝 즉 Speaker 표면은 진폭이 최대인 마디(Anti Node)가 된다.음파의 파장을 λ로 정의하면 이웃하는 마디들 사이거리는 λ/2 이다. 그러므로 그림2의 경우에는 공명조건은이다. (n:정수)만일에 유리관의 양쪽이 다 열려있는 그림 3의 경우에는 양쪽끝에서 반마디 형성 하므로 공명조건은이다. 단위시간에 진동수 f의 파동이 전파하는 거리 는 fλ이다. 즉 파동의 전파속도는가 된다.체적 탄성률이인 경우 음파속도는이다. 여기서 ρ는 기체의 평균 밀도이다. 기체속에서 음파의 전파속도는 기체 온도와 밀접한 관계가 있다. 즉,여기서는 0℃에서 음속인 331.3 m/s이고 α는 이상기 체의 체적 팽창계수인 1/273이며 t는 기체의 온도이다[참 고]음파는 공기분자의 진동이 퍼져나가는 것이다.음파는 탄성체에서 전파되는 파동으로서, 탄성체를 이루고 있는 질점들이 압축되었다가 팽창되었다가 하면서 전파됩니다. 기체, 액체, 고체 등에서 구성원자들은 서로 탄성을 가지고 있으므로 원칙적으로 음파가 존재할 수 있지만, 보통의 경우 소리라 하여 공기 중에서 우리의 귀로 들을 수 있는 정도의 주파수를 가진 것을 말합니다. 공기 중에서 음파는 파의 진행 방향과 같은 방향으로 공기의 구성 분자들이 몰렸다가, 앞쪽의 분자들에 의한 반발력에 의해 뒤로 몰리고 앞쪽의 분자들은 더 앞쪽으로 몰리는 과정을 되풀이하면서 앞으로 진행합니다. 이때 공기 분자의 평형위치에서 변위를 파동량으로 삼을 수 있습니다. 그러면 변위가 일어나는 방향이 파의 전파방향과 같은 방향이어서 음파는 종파라고 할 수 있겠죠. 한편으로 공기분자가 몰리는 지역에서는 압력이 높아지고, 드물어지는 지역에서는 압력이 낮아지므로 압력을 파동량으로 삼을 수도 있습니다.주파수라고도 함.물리학에서 단위시간 동안 고정된 점을 통과하는 파의 수.주기운동을 하는 물체가 단위시간 동안에 수행한 진동의 수를 뜻하기도 한다. 주기운동을 하는 물체는 일련의 연속적인 사건이나 위치를 거쳐서 맨처음의 상태로 돌아왔을 때 1주기 또는 1진동을 수행했다고 말한다(→각속도, 단조화운동). 완전한 1주기를 수행하는 데 걸리는 시간이 1/2초이면 진동수는 초당 2가 된다. 만일 주기가 1/100시간이면 진동수는 시간당 100이 된다. 대개 진동수는 주기나 시간간격의 역수, 즉 진동수〓1/주기〓1/시간간격이다. 달이 지구를 공전하는 진동수는 1년당 12주기를 약간 상회하며 바이올린의 A현의 진동수는 1초당 440회, 즉 440주기이다. 진동수를 나타내는 가장 자주 사용되는 기호는 f와 그리스 문자 ν(뉴), ω(오메가)이다. ν는 자외선·X선·감마선과 같은 전자기파를 가리킬 때 많이 사용되며 ω는 보통 전기 엔지니어가 교류전기를 나타낼 때 주로 사용한다. 진동수는 흔히 19세기 독일의 물리학자인 하인리히 루돌프 헤르츠를 기념해 명명한 Hz(헤르츠)로 표현되는데, 1Hz는 1초당 1주기에 해당한다. 1kHz(킬로헤르츠)는 1,000Hz이며 1MHz(메가헤르츠)는 100만Hz이다. 분광학에서는 진동수의 다른 단위인 파수가 때때로 사용된다.2개의 연속적인 파동에서 대응되는 두 지점 사이의 거리.여기서 대응되는 점이라는 말은 동일한 위상(즉 주기적인 운동을 동일한 양만큼 완료한 것을 말함)을 갖는 두 지점이나 입자를 의미한다. 대개 횡파(파의 진행방향에 대해 수직으로 진동하는 파)에서 파장은 마루에서 마루까지 또는 골에서 골까지로 측정한다. 종파(진행방향과 같은 방향으로 진동하는 파)에서는 소(疏)에서 소까지 또는 밀(密)에서 밀까지로 측정한다. 파장은 대개 그리스 문자 람다(λ)로 표시되는데 매체에서의 파동의 속도(ν)를 주파수(f)로 나눈 값, 즉 λ〓ν/f와 같다.정지 또는 평형 상태로부터의 변위가 한 지점에서 다른 지점으로 규칙적이고 체계적인 형태로 진행하는 과정.파동의 가장 간단한 형태는 공기, 결정성 고체, 늘어진 줄과 같은 탄성 매질의 진동이다. 예를 들어 만일 금속 덩어리가 강한 타격을 받으면 표면물질의 변형에 의해 표면 주위의 금속이 압축되며 아래에 있는 층에 교란을 전달하게 된다. 이때 표면은 원래의 상태로 되돌아가고 표면에서의 압축은 물체 내를 물질의 강도에 의해 결정되는 속력으로 계속 전파된다. 압축파는 어느 지점에 국한된 교란이 탄성 매질 내를 지속적으로 전파하는 파동의 여러 가지 형태에서 볼 수 있는 공통된 현상이다. 대부분의 계(系)에서 여러 개의 작은 진폭의 교란은 서로를 변형시키지 않으면서 중첩될 수 있다. 또한 역으로 복잡한 교란은 몇 개의 간단한 형태의 성분으로 나누어질 수 있다. 무선방송을 예로 들면 저주파의 신호가 고주파의 반송파(搬送波)에 중첩되었다가 수신할 때 원상복귀된다. 가장 간단한 파동에서의 교란은 일정한 진동수와 파장으로써 주기적으로 진동한다. 이와 같은 사인파 진동은 거의 대부분의 선형 파동을 연구하는 기초가 된다. 소리를 예로 들면 하나의 사인파는 순음을 형성하는데 동일한 음표를 연주하는 여러 가지 악기의 독특한 음색은 여러 가지 진동수의 사인파의 혼합으로 생긴 결과이다. 전자공학에서는 동조회로에서 발생하는 자연적인 진동을 이용해 사인 형태의 무선전파를 생성한다.파동의 2가지 중요한 특성은 회절과 간섭이다. 파동의 교란이 장애물이나 작은 개구(開口)를 지나게 되면 파동은 여러 가지 방향으로 진행하게 된다. 따라서 일반적으로 직선운동을 하는 광파도 작은 구멍을 통과하면 굴절하는데 이것을 회절이라고 한다. 간섭은 2개의 파동이 결합해 교란이 중첩되어 발생한다. 만일 파동이 같은 위상으로 어느 지점에 도달하게 되면 보강이 일어나 교란의 정도가 심해진다. 또한 파동의 위상이 어긋나게 되면 이들의 반대방향의 운동이 소멸하게 되어 교란은 작아지거나 사라지게 된다. 따라서 크고 작은 교란으로 인해 뚜렷한 간섭무늬가 전체적으로 나타나게 된다.

자연과학| 2006.11.22| 5페이지| 1,000원| 조회(1,365)

소리, 진동, 음파, 음파의 성질

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잠열측정

잠열측정1. 실 험 목 표이 실험을 통해서 다음과 같은 능력을 기른다.① 물질의 3상태를 기술할 수 있다.② 잠열을 정의할 수 있다.③ 융해열, 기화열, 응축열, 응고열, 승화열을 구별할 수 있다.④ 얼음의 융해열을 실험으로 측정할 수 있다.2. 기구 및 재료- 열량계, 온도계, 얼음, 비이커, 천칭, 분동3. 이 론여러 가지 물질 즉, 분자의 집단이 강의 변화를 일으키는 중요한 원인은 분자간의 힘의 세기와 1분자당 평균 운동에너지인 온도차이에 있다. 그런데 온도가 같아도 물체의 강이 다른 경우가 있다. 가령 얼음과 물은 0℃에서 취할 구 있는 2가지 상태이며 조건에 따라 0℃에서 기체 상태를 취할 수도 있다. 이들 3상태에서 분자에 주어진 운동에너지의 평균치 =3/2kT(단, k= Boltzmann's 상수, T=절대온도)는 모두 같으나 위치에너지의 평균치는 다르다. 그 결과 물질의 내부에너지(미시적인 입자의 운동에너지와 위치에너지의 합)가 다르므로 분자의 결합상태가 변하게 된다. 비등이나 증발에 의하여 액체에서 기체로 변화(기화)가 생길 경우에 간혹 큰 속도를 가진 분자가 조금씩 이탈해 가면 남아 있는 분자집단 운동에너지의 평균치(온도)는 외부에서 열이 주어지지 않는 한 저하해 갈 것이다. 따라서 어떠한 양의 액체를 같은 온도의 기체상태로 전환하려면 어느 정도의 열이 보급되지 않으면 안 된다.1g의 액체를 기화시키는 데 필요한 열량을 증발열 또는 기화열이라 한다. 같은 온도에서 고체가 액체로 변화는 경우 이를 융해라 하고, 이때에도 상태변화 때문에 어떤 양의 열이 필요한데 이것을 융해열이라 한다. 기체가 액체로 될 때 이를 응축 또는 응결이라 하고 액체가 고체로 될 때는 응고라고 하는데, 이 경우 물질에서 열이 방출된다. 이와 같은 과정에서 물질로부터 열을 빼앗아도 분자의 운동에너지는 일정하여 온도는 내려가지 않는다. 보통 응축열과 기화열은 같으며 응고열과 융해열도 같다. 장뇌나 드라이아이스와 같은 물질에서는 액체를 경유하지 않고 직접 고체에서 기체로 변한다. 이것도 역시 때때로 고체표면에서 평균치 이상의 운동에너지를 가진 분자가 탈출해 나가는 증발현상이 일종으로 이를 승화라 한다.

자연과학| 2006.11.22| 1페이지| 1,000원| 조회(1,244)

물리, 잠열, 잠열측정

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[원자]원자의 구성..

◎원자의 구성[1] 전자와 그의 성질.○원자에는 전자, 양성자, 중성자와 같은 더 작은 입자, 즉 아원자 입자들이 들어 있다.(1) 전자(electron)㉮음(-)으로 하전됨. ㉯자기장의 영향을 받아 굽어짐.㉰직진함. ㉱질량이 있다.㉲질량 : 9.11 × 10-28(2) 음극선과 전자의 발견.(Thomson)① 전자는 원자구속에 박혀 있는 음으로 하전된 입자이다. 원자는 전기적으로 중성이 므로, 원자구에는 같은 수의 양전하를 띤 양성자가 들어 있다. 중성 원자는 전자를 얻거나 잃게 되면 이온이 될 수 있다.* Crooks 진공방전관의 음극에서방사선이 방사되어 양극 쪽으로 이동(Crooks 관)② 중성자○ 아무런 전하를 띠지 않으며, 약 1amu의 상대 질량을 갖고 있다. 실제 질량은 1.675×g이며, 양성자보다 아주 약간 크다.원자 모델의 변천사DoltonThomsonRutherfordBohr현대원자모델원자는 더 이상 쪼갤 수 없는 단단한 작은 공과 같다양 전하가 가득 차 있는 곳을 음 전하를 띤 전자가 움직이고 있다 (건포도 모델)원자의 중심에 크기가 매우 작고 질량이 큰 양 전하의 원자핵이 있고 그 둘레를 음 전하를 띤 전자가 움직이고 있다.태양계모델이라고도 하며 원자핵을 중심으로 전자가 일정한 궤도를 그리며 돌고 있다.전자구름 모델로써 원자핵 둘레에 전자가 구름처럼 퍼져있다[2] 원자핵 모형.(1)Rutherford의α입자 산란실험※ 얇은 금속 박(두께 4 × 10-5cm)에 α입자 투과하면① 대부분의 α입자 그대로 통과② 일부 →진로가 휘어짐③ 극히 소량이 -- 튀어나옴* 원자 *㉮ 직진하는 것; 원자부피중 대부분이 공간임.(금속 박에 충돌하고도 진로가 굽지 아니함)㉯ 크게 굽는 것; 원자 중에 작은 부피이나 질량이 크고 (+)전하를 띤 입자가 존재㉰ 약간 굽는 것; 질량이 작고 음(-)전하를 띤 입자가 존재* 핵 *전자의 전하는 양성자의 전하와 크기는 같고 부호만 반대이므로 중성 원자속에 들어 있 는 양성자와 전자의 수는 서로 같아야 한다.

공학/기술| 2006.04.19| 3페이지| 1,000원| 조회(716)

원자, 구성, 원자의 구성, 원자의 구조, Dolton

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