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[영화의이해]영화비교분석 -영상이 주는재미 어디까지인가

영상이 주는 재미는 어디까지인가?-와 의 비교분석을 중심으로-1. 주제선정동기 :예전에 한국영화에서는 엄청난 제작비를 들이고 특수효과와 컴퓨터 그래픽을 이용하여 스팩타클한 영상을 만들어 내는 것이 유행이 되었던 때가 있었다. 그 때에는 어떤 영화가 얼마의 제작비를 들여서 만들어 졌는지에 관심을 가졌고 컴퓨터 그래픽으로 만들어진 장면에 주목했다. 그러나 요즘의 영화를 보면 그런 거대한 영상을 만드는 것보다는 감각적인 영상의 영화가 많이 나오는 것 같다. 이전에 컴퓨터그래픽 영상이 주목되었던 시기에 영화의 제작에 있어서 ‘기술’과 ‘스케일’을 중요시했던 반면에 요즘은 영화의 영상에서 ‘미학’을 추구하고 있는 것 같다. 내가 이런 생각을 하게 되는데 영향을 미쳤던 작품은 이다. 이전에는 영상미를 느낄 수 있는 영화는 주로 자연을 주제로 아름다운 자연의 풍경을 담아내는 영화라고 생각했다. 그러나 를 보고 나서 감각적이고 사실적인 영상에 강렬한 인상을 받았고 세련된 영상미를 느낄 수 있었다.그리고 가 영상과 음악으로 호평을 받자 이후에 많은 한국영화가 감각적인 영상의 표현을 중요시하고 있는 것 같다. 관객들은 이제 세련되고 감각적인 영상에 주목하고 감동 받는다. 그러나 나는 최근에 을 통해서 지나치게 영상에 치중하는 영화의 단면을 보았다. 그래서 그런지 나는 이와 이 비슷한 면이 많은데도 (영상미를 강조했다는 점) 는 굉장히 몰입하면서 재미있게 봤지만 은 지루하고 재미가 없었다.그래서 이번 과제를 통해서 와 의 영상적인 측면을 살펴보고, 에서는 찾아 볼 수 없는 의 영상이외의 재미요소에 대해서 찾아보고자 한다. 또한 영화를 위한 영상과, 영상을 위한 영화에는 어떤 차이가 있는지에 대해서도 살펴보고자 한다.2. vs 2. 1. 의 영상적 측면앞서서, 의 영상이 굉장히 ‘감각적’이라고 말한 바 있다. 영상이 ‘감각적’이라는 것은 영상에서 즉 화면에서 시각적으로 느껴지는 이미지나 색채, 분위기 등이 미적이고 세련됐음을 말하는 것이다. 좀더 자세히 살펴보자면, 를 보면 영화 전반적으로 붉은 색과 녹색, 노란색의 강렬한 원색이 많이 사용되고 있고 대부분의 배경은 매우 어둡게 처리된다. 어두운 분위기에서의 원색은 더욱 강력하게 느껴진다.의 이러한 감각적인 색감은 영화의 배경(방, 횟집 안 등의 공간의 인테리어 등)에서 주로 드러난다. 특히 배경에 붉은 색을 굉장히 많이 사용했는데 횟집, 미도(강혜정)의 방, 여관 방, 미도가 오대수(최민식)를 기다리는 방의 벽은 모두 붉은 색이 바탕이 되어있고, 심지어 이우진(유지태)이 사는 팬트하우스의 엘리베이터 문까지 빨간색인 것을 볼 수 있다. 이렇게 강렬한 붉은 색을 배경으로 많이 사용함으로서 영화의 주제인 ‘복수’의 극적인 측면을 더욱 부각시키고 있다. 붉은색 뿐만 아니라 녹색의 색채도 많이 사용되는데, 유명한 장도리 액션장면이나 이우진의 팬트하우스 내부는 회색 빛의 칙칙한 녹색의 색채가 사용되었음을 볼 수 있다. 원색의 사용 이외에도 에는 그 영상을 더욱 감각적으로 만드는 장면들이 많이 있다. 미도가 있는 방이나 이우진이 오대수를 기다리고 있는 방의 벽 무늬를 보면 기하학적 무늬를 볼 수 있는데 후에 감독의 인터뷰에서, 이는 깨진 유리 조각들 같은 느낌으로, 오대수의 기억 속의 파편화된 이미지를 부각하려고 사용한 하나의 장치였음을 알 수 있었다. 또한 첫 장면에 오대수가 자살하려는 사람의 넥타이를 잡는 장면과, 마지막 장면에 이우진의 누나가 물에 빠지려는 장면은 같은 구도로서 대치되고 있음을 볼 수 있는데 이 장면 역시 영상적인 측면에서 굉장히 공을 들인 장면임을 알 수 있다. 그리고 이 영화는 만화를 소재로 하여, 영상에서도 분할화면을 사용한다든가, 극단적인 클로즈업을 많이 하는등 (입이나, 한쪽 눈만 클로즈업하는 등) 의 만화적인 요소가 많이 보인다. 는 이렇게 만화적인 표현 기법을 그대로 영상으로 끌어들여서 만의 독특한 분위기를 만들고 눈이나 입만을 클로즈업하는 극단적인 클로즈업은 인물의 심리와 성격를 더욱 치열하게 표현하는 기능을 한다. 에서 가장 주목받은 장면의 하나로 장도리 액션 장면을 많이 이야기한다. 나 또한 처음 이 장면을 보았을 때 굉장히 인상 깊었는데, 그 이유는 이 액션 장면이 굉장히 사실적으로 느껴졌기 때문이다. 내가 이전에 보았던 액션 장면은 멋진 발차기, 주먹공격을 보여주며 쉴새없이 싸움을 하는 장면들이 대부분이었다. 그러나 이 장면에서는 ‘쉬는 시간’이 있다. 싸움을 하다가 힘들어하며 잠시 쉬었다가 다시 싸움을 하는 시간이 있다. 그리고 카메라는 그 ‘쉬는 시간’과 ‘싸움시간’을 컷하거나 편집하지 않고 그대로 따라갔다 멈췄다 하면서 3분이 넘는 동안의 긴 숏으로 1:20여명의 싸움장면을 찍고 있다. 한 명이 스무명을 상대하는 싸움자체가 비현실적인 데도 이 장면이 사실적으로 느껴지는 이유는 바로 이러한 이유 때문인 것 같다. 이외에도 오대수가 어린 시절의 기억을 회상하는 장면에서 어린 시절의 자신을 쫓아가는 장면에서는 수직, 수평 구조와 기하학적 화면 배치가 매우 독특하고 이러한 화면의 배치는 관객들의 긴장감을 조성한다. 2. 2. 의 영상적 측면앞서 말한바와 같이, 가 감각적인 영상으로 호평을 받자, 그 이후 한국영화 중에서는 감각적인 영상표현을 중요시한 영화가 많이 나왔다. 도 이러한 영화 중에 하나로 영상표현에 굉장히 치중하고 있는 것을 볼 수 있다.달콤한 인생의 영상을 살펴보면, 가 그러했듯이 영화가 처음부터 끝까지 내내 어둡게 처리되었다. 이것은 이 영화가 조푝영화이고, 내용자체가 암울한 내용이기 때문이기도 하지만 영화를 좀더 살펴보면 영상미를 위해서 감독이 의도적으로 설정한 것이란 것을 알 수 있을 것이다. 은 내내 어두운 화면을 유지하면서 흑과 적색의 대비, 흑과 녹색의 대비를 통해 조폭들의 세계를 강렬한 색채로 표현하려고 하고 있는 것을 쉽게 볼 수 있다. 영화에 등장하는 모든 술집의 인테리어에는 빨간색 사용되었고 심지어 김실장(이병헌)이 사장의 애인(신민아)을 만나러 가는 녹음실의 대기실 벽도 빨간색으로 처리되어 있는 것을 볼 수 있다. 또한 녹색의 배경도 많이 등장하는데, 영화 초반부에 김실장과 사장(김영철)이 밥을 먹은 음식집의 뒷 배경, 녹음실의 내부 등에 녹색이 많이 사용되었음을 볼 수 있다. 이렇게 붉은 색과 녹색의 색감은 앞서 말한 에서 볼 수 있는 특징으로 이 의 영상을 많이 표방하고 있는 것을 알 수 있다. 을 본 많은 사람들이 이 영화를 와 비교하는 것도 아마 이러한 이유 때문인 것 같다.그러나 에서는 에서 볼 수 없는 독특한 영상기법을 볼 수 있다. 김실장의 집에 조폭들이 들이닥치는 장면에서 김실장을 롱샷으로 찍은 다음에 불이 깜박거리는 것처럼(깜박거리는 소리도 삽입) 하여 다시 클로즈업하고, 다시 깜박거린 후에 다른 것을 비추는 것을 반복하다가 마지막에 깜박거린 후에 갑자기 김실장의 뒤에 조폭들이 서있는 순간의 정지된 화면은 보는 이로 하여금 긴장감을 조성하고 깜짝 놀라게 한다. 또한 공항에서 나오는 장면에서 밖이 푸른색 하늘이었다가 서서히 붉은 색의 노을진 하늘로 바뀌는 장면은 이후에 나타날 무자비한 살인과 죽음을 암시하는 역할을 하기도 한다. 2. 3. 영상이 주는 재미는 어디까지인가? (올드보이와 달콤한 인생 스토리 구조 비교)앞서 살펴본 바와 같이 와 은 영상표현을 중요시하고 있다는 점에서 공통점이 있다. 또한 두 영화는 폭력적이고 자극적인 영상이 많다는 점에서도 비슷하다. 두 영화는 폭력적이고 자극적인 표현을 영상을 통해 더욱 부각시키기도 하며 긴장감을 조성하고 있다. 그리고 감각적인 영상표현을 통해서 영화 영상의 미를 추구하려고 노력하고 있는 것도 볼 수 있다. 그러나 은 이러한 영상미가 영화 초반부에서는 많이 드러나나 후반부에서는 결국 폭력이 난무하는 조폭영화로 흐르게 된다. 또한 영상미를 너무 강조한 나머지 영화에 어울리지 않는 장면을 삽입하기도 한다. 영화 후반부에 김실장이 총기 밀거래자를 만나는 장면에서는 우리나라인데도 마치 서구 카우보이 영화를 보는 듯한 장면을 연출하고 있다. 영상만을 지나치게 강조한 이러한 장면은 영화의 영상이 영화를 위한 영상이 아니라 영상을 위한 영화로, 그 목적이 전도 되고 있음을 보여준다.영상적인 측면 이외에 가 재밌다고 느껴지는 이유는 관객들의 궁금증을 유발시키는 스토리 구조와 예상치 못한 반전 때문이다. ‘복수’라는 주제아래 영화는, 15년 동안 이유도 모르고 감금된 오대수가 복수를 하기 위해서 자신을 감금시킨 사람과 그 이유에 대해서 찾는 과정을 보여준다. 관객들 또한 오대수가 15년 동안 갇힌 이유를 모르기 때문에 그와 함께 그 이유를 찾아가면서 영화에 몰입하게 되고 긴장감을 늦출 수 없게 된다. 그리고 진짜 복수를 하고 있는 사람은 오대수가 아닌 이우진이라는 것, 미도가 오대수의 친딸이라는 예상치 못한 반전은 영화의 재미를 더 하고 있다. 사실 처음 미도가 등장했을 때 그녀가 오대수의 딸이라는 것을 짐작한 사람이 있을 것이다. 감독은 이런 관객의 예상을 빗나가게 하기 위해서 미도가 미국으로 입양되었다는 것을 직접적으로 보여준다. 이를 통해서 관객들은 긴장을 늦추고 오대수의 딸의 존재에 대해서는 잊고, 다시 ‘왜 오대수가 15년 동안 감금되었는가?’ 에 대한 이유 찾기에 몰입되게 된다.

예체능| 2007.05.25| 4페이지| 1,000원| 조회(513)

영화, 영화비교, 영화분석, 영화의이해, 영상미

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버니어캘리퍼와 마이크로미터의 사용법 평가A좋아요

버니어 캘리퍼와 마이크로미터의 사용법(예비)1.1 버니어 캘리퍼란?[그림1-1] 버니어 캘리퍼버니어가 달린 캘리퍼를 버니어 캘리퍼(Vernier calliper)라고 하는데 이 버니어는 1631년 이를 발명한 Pierre Vernier의 이름을 딴 것으로 물체의 길이, 구의 직경, 원통의 내경과 외경등을 자의 최소 눈금을 1/10 까지 또는 그 이상의 정밀도까지 읽을 수 있도록 고안된 장치이다.1.2 버니어 캘리퍼의 구조 및 원리버니어 캘리퍼에 달린 버니어는 주척의 9눈금을 10등분하여 눈금을 만든것이며 이렇게 함으로서 버니어의 한 눈금은 주척의 눈금보다 1/10만큼 짧게 되어있다. 따라서 주척의 한 첫번째 눈금과 버니어의 첫째 눈금을 일치시키면 버니어는 주척의 눈금의 1/10만큼 이동하게된다. 이와같은 원리로 버니어의 n번째 눈금이 주척 눈금과 일치하고 있으며, 주척의 n/10 눈금만큼 이동하게 된다.일반적으로 주척의 최소 눈금을 1/n까지 읽으려면, 주척의 (n-1)눈금을 n등분하여 버니어를 만들거나 또는 주척의 (n+1)눈금을 n등분한 눈금을 사용하기도 한다.1.3 버니어 캘리퍼의 용도버니어캘리퍼의 용도를 살펴보면 [그림1-1]의 AB의 외경재기(outside jaws)로 외경을 측정하고, CD의 내경재기(inside jaws)로 내경을 그리고 E의 깊이(depth bar)로 깊이를 측정할 수 있다.외측 측정: 피측정물을 외측 측정면 사이에 놓고 측정한다.내측 측정: 피측정물의 내부 홈에 내측 측정면을 끼우고 측정한다.깊이 측정: 통상 사용하는 300mm 이하 M형 버니어캘리퍼스의 뒷단에는 깊이를 측정할 수 있는 자가 나와있다. 이것으로 깊이를 측정할 수 있다.단차 측정: 어미자의 기준 단면을 측정 기준면에 접촉시킨 상태에서 아들자를 측정면에 닿도록 움직여서 단차 등을 측정한다.1.4 버니어 캘리퍼의 사용방법[그림1-2] 10등분 부척 [그림1-3] 20, 50등분 부척[그림1-2]에서 (a)는 주척의 최소 9눈금을 10등분하여 만든 부척이다. (b)는 이 부척으로 물체의 길이를 측정할 경우는 ↑표가 가리키는 곳이 부척과 주척의 눈금이 일치했으므로 3.7 이라고 읽으면 된다. (c)는 주척의 11눈금을 10등분한 것인데 (d)는 이것으로 측정한 것이다. 즉 3.3이됨을 알수있다.그 외에 더 정밀히 읽기 위하여 [그림1-3](a)와 같이 주척의 19눈금을 20 등분한 버니어 캘리퍼도 있는데, 이 캘리퍼로 0.05mm까지 측정할 수 있다. 또 주척의 39눈금을 20등분한 것([그림1-3](b) 참조)은 역시 0.05mm까지 측정할 수 있다.[그림1-3] (c)는 주척의 49 눈금을 50 등분한 것으로 0.02mm 까지 측정할 수 있다. 위의각 경우에 대하여 실제로 측정한 값을 읽어놓은 예를 [그림1-4]에 그려 놓았다.[그림1-4] 부척의 읽기예[그림1-5]는 버니어 캘리퍼의 올바른 사용법을 그림으로 보였다.[그림1-5] 측정의 바른예2. 1 마이크로미터란?[그림2-1] 마이크로미터마이크로미터는 측정 정밀도가 높은 길이의 측정기로 측미경(測微鏡)이라고도 한다. "나사의 이동량은 그 회전각에 비례한다"는 것을 이용한 대표적인 측정기로 원리는 길이의 변화를 나사의 회전각과 직경에 의해 확대하여 그 확대된 길이에 눈금을 붙여 작은 길이의 변화를 읽도록 한 측정기이다. 나사의 이동과 회전을 이용하여 철사의 지름, 정밀기계 등의 미소(微小)한 치수를 측정할 수 있다. 금속봉의 지름 등을 측정하는 바깥쪽용과 구멍의 안지름 등을 측정하는 안쪽용의 것이 있으며, 용도에 따라 나사용·길이용·톱니바퀴용 등이 있다. 측정기의 원리에 따라서 이름을 붙이는 것이 보통이다.2. 1 마이크로미터의 구조 및 원리마이크로미터는 스크류의 회전운동을 스크류 축상의 직진운동으로 바꾸어지는 원리를 이용하고 있는데 U자형 프레임의 한쪽 끝에는 고정된 앤빌(Anvil)이 있고, 다른쪽 끝의 슬리브(Sleeve), 안쪽은 암나사로 되어있으며, 정밀도가 높은 피치의 작은 수나사인 스핀들이 그 속에 들어있다. 스핀들의 바깥쪽에는 심블(Thimble)이 있으며, 이것을 회전시키면 스핀들이 축 방향으로 이동하게 되어있다. 슬리브에는 축 방향으로 눈금이 매겨져있고, 심블에는 원주방향으로 원주를 50등분한 눈금이 매겨져 있어 1 눈금으로 0.01mm를 읽을 수 있다.마이크로미터로 측정할 때 심블을 직접 회전하면 회전력이 커짐에 따라 피측정물에 흠집을 줄 수 있고 측정오차를 발생하기도 한다. 이것을 방지하기 위하여 일정한 측정력을 걸리도록 하고 그 이상의 힘이 스핀들에 전해지지 않도록 마이크로미터 심블 끝에 랫치 스톱(Ratchet Stop)이나 프릭션 스톱(Friction Stop)이라하는 정압장치를 부착하고 있다.2.3 마이크로미터의 용도마이크로미터는 측정 치수의 용도에 따라 거의 모든 부분의 치수를 다 측정하는데 물론 한가지 마이크로미터를 사용하는 것이 아니라 용도에 맞게 여러가지 마이크로미터가 사용된다.외경 마이크로미터: 외경치수 측정, 일반적인 두께 측정내경 마이크로미터: 내경치수 측정, 단차이가 있는 부분의 내경 치수 측정그루브 마이크로미터: 두께 측정, 안쪽두께( ◁▷ ) 및 바깥쪽두께( ▷◁ )치수 측정깊이 마이크로미터: 깊이 측정높이 마이크로미터: 높이 측정나사 마이크로미터: 나사 유효경 측정기타 일반적인 외경 마이크로미터로는 측정이 되지 않는 좁은 곳의 두께를 잴수있는 특수 마이크로미터도 있다.2.4 마이크로미터의 사용방법눈금 읽는 방법은 먼저 슬리이브의 눈금을 읽고 심블의 눈금과 기선(基線)이 만나는 심블의 눈금을 읽어 슬리이브의 읽음값에 더하면 된다. 아래의 그림을 참조하여 보자.[그림 2-2] 마이크로미터 눈금 읽는방법위에서 최소눈금 0.01mm 까지 읽은 것이지만 다소의 숙련에 의해 0.001mm 단위까지 눈금을 나누어 읽을 수 있다. 이것은 심블의 눈금폭이 슬리이브 기선 및 심블의 눈금선 굵기의 약 5배 정도인 경우에 그러하며 다음 표와 같은 방식으로 적용한다.[그림 2-3] 마이크로미터를 0.001mm 단위까지 읽는방법3. 실험방법이 실험과 관련된 기구와 장치를 확인한다.버니어 캘리퍼와 마이크로미터를 이용하여 중공원통의 안지름, 바깥지름, 길이, 높이, 폭, 깊이 등을 5~10회씩 측정하여 그들의 평균과 표준오차를 구한다.버니어 캘리퍼와 마이크로미터를 이용하여 철선의 폭을 5~10회씩 측정하여 그들의 평균과 표준오차를 구한다.실험이 끝난 후 사용한 기구와 장치를 원래대로 복원한다.※주의사항공통주의사항측정면의 먼지등에 의한 오차를 줄이기 위해 측정면 사이에 깨끗하고 얇은 종이를 끼웠다 빼는 방법으로 측정면의 청결함을 확보한다.피측정물 또한 깨끗이 딱은 후 측정하여야 한다.영점 조정이 정확한가를 확인하고 오차가 있는 경우 영점 보정을 하여야 한다.버니어캘리퍼외측 측정시 외측 측정면 턱의 안쪽에서 측정하는 것이 좋다.외측, 내측 및 깊이 측정면은 피측정물에 정확하게 접촉시켜야 오차가 적다.눈금 읽음시 시차가 발생하기 쉬우므로 항상 눈금선에 수직방향으로 읽도록 주의한다.버니어 캘리퍼스의 통상의 오차는 측정길이에 따라 다르다.다음의 표는 측정길이에 대한 통상의 오차를 표시한다.최소눈금값0.10.050.02최대측정길이150±0.10±0.08±0.05200±0.10±0.08±0.05300±0.10±0.10±0.08마이크로미터시차(視差)에 의한 오차를 제거하기 위해 눈금자와 일치하는 방향에서 측정한다.보관시에는 앤빌면과 스핀들면을 약간 떨어뜨려 놓아야 한다. 만약 붙은 상태로 보관하게 되면 열팽창에 의한 스핀들의 변형이 일어난다.사용중 떨어뜨리거나 큰 충격을 주어서는 안되며 만약 이러한 경우에는 반드시 재교정을 실시하여야 한다.

자연과학| 2007.05.22| 8페이지| 1,000원| 조회(3,883)

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열의 일당량(예비)1. 실험배경열소설 [熱素說, caloric theory]17세기에서 19세기 중엽에 걸쳐 주장되었다. 18세기 과학자들은 열을 눈에 보이지 않는 어떤 물질의 작용이라고 생각하고, 열의 실체는 열소(熱素:caloric)이며 온도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 흐르는 유체와 같은 것인데, 무게를 잴 수 없는 물질이라고 생각했다. 그들은 고체가 녹는 것은 열소와 고체를 이루는 입자사이에 어떤 화학반응이 일어나기 때문이라고 생각했으며, 액체가 증발하는 현상도 열소와 액체를 이루는 입자사이의 화학반응이라고 설명했다. 프랑스의 물리학자인 카르노는 열소설의 입장에서 열기관이 물의 낙하를 이용하여 동력을 발생시키는 물레방아와 비슷하다고 생각했다. 열로 인해 발생하는 역학적 에너지의 양도 사용한 열소의 양과 온도차에 비례한다고 생각하였다. 그러나 후에 카르노는 열기관이 작동하는 동안 열 일부가 기계적 에너지로 바뀌어서 없어지는 것을 인정하고, 열은 물체를 이루고 있는 입자의 운동에너지이며, 열에너지와 역학적 에너지는 상호 변환될 수 있는 것으로 인정했다.열운동론은 열소설과 대립하는 이론으로서 R.보일이나 R.훅, R.데카르트, R.베이컨 등은 금속을 두들기거나 마찰시키면 열이 발생하는 현상을 근거로 열을 입자의 운동이라고 주장했다. 그러나 A.L.라부아지에가 원소표에서 열소를 원소로 다룬 다음부터는 열소설이 우세해졌고, N.카르노의 열효율 이론에 이용되기도 했다. 1798년 G.럼퍼드는 대포의 포신을 깎는 작업 도중 금속마찰에 의해 다량의 열이 발생하는 사실을 발견하고 열소설에 반대하는 실험을 했다. T.영은 이를 지지하여 열운동론을 주장했지만 열소설을 뒤집을 수는 없었다. 40년 후에 J.줄이 열의 일당량을 발견하여 열과 일의 등가성(等價性)을 밝힐 때까지 열소설은 그 명맥을 유지했다.열역학 제1법칙 [熱力學第一法則, the first law of thermodynamics]열이 에너지의 한 형태라는 사실에 기초를 두어 이제까지 역학적에너지계에만 국한해서 생각해 오던 에너지보존법칙을 열 현상에까지 확장한 법칙이다. 즉, 열과 역학적에너지를 동등한 입장에서 다루며, 이 2가지 형태의 에너지를 합한 에너지의 보존법칙이다. 어떤 형태의 에너지가 다른 형태의 에너지로 바뀔 수는 있으나, 스스로 생성되거나 소멸되지는 않는 것을 말한다.어떤 물질계가 한 상태에서 다른 상태로 변할 때, 그 사이에 얻어진 총 에너지는 외부에서 작용한 역학적 일 W와 외부에서 들어온 열량 Q의 합W＋Q와 같은데, 이 값은 초기상태와 나중상태만으로 결정되며 변화과정과는 상관없는 양이다. 이 W＋Q는 두 상태량의 차와 같으며, 이를 내부에너지라고 한다. 외부에서 열이 들어오지 않고 일도 받지 않았다면, 그 물질계의 에너지는 변하지 않는다. 따라서 물질계의 에너지를 감소시키지 않고 외부 일을 할 수 있는 장치인 제1종 영구기관의 제작은 불가능하다고 할 수 있다.열의 일당량 [熱-當量, mechanical equivalent of heat]열량 Q와, 이와 같은 양의 일 W와의 비이다. 1842년 J.R.마이어, 1847년 J.P.줄에 의해 각각 독립적으로 측정되어 정량면에서 열의 물질설(열소설)을 반박하는 근거가 되었다. 특히 줄은 추가 낙하할 때 회전 날개에 한 일 W(J)를 구하였고, 통 속 물의 질량과 온도의 변화를 측정하여 발생한 열량 Q(㎉)를 계산하여 일과 발생한 열량 사이에는 W= JQ라는 관계가 성립한다는 사실을 밝혀내었다. 여기서 비례상수 줄(J)을 열의 일당량이라고 한다. 비례상수 J는 4.2×103J /㎉이다. 이것은 1㎉의 열량이 역학적 에너지로는 4.2×103J 과 같다는 것을 의미한다.줄과 열의 일당량줄은 1804년 바늘을 통하여 흐르는 전류에 의해 생긴 열을 이용하여 전류의 열 효과를 연구하였다. 그리고 이때 발생하는 열량은 최초의 저항과 바늘에 흐르는 전류의 제곱에 비례한다는 사실을 발견하였다. 그는 또한 기계적 힘을 소비하는 것에는 어디서나 열의 정확한 일당량이 보존되는 것을 실증함으로써 에너지 보존 원리를 확정하였다. 줄은 날개바퀴가 단열된 용기 내의 물을 휘젓는 장치를 구상하였다.날개바퀴를 회전시키는 장치로는 큰 시계의 추처럼 천천천히 떨어지는 추를 이용하여 줄은 일정한 체적의 물의 온도를 마침내 1파운드(453.6g)의 물의 온도를 1°F(0.56°C)만큼 올리는 데 필요한 일의 양은 772피트 파운드(1036줄)이라는 답을 얻었다. 이 수치는 오늘날 알려진 778피트 파운드(1054줄)라는 값에 놀랄 만큼 가깝다. 줄은 일정량의 열이 변화한 여러 행태의 에너지양을 계통적으로 측정하여 열을 물질 분자의 운동으로 귀착시켰다.줄의 실험 [Joule's experiment]일과 열 사이의 정량적인 관계를 연구하여 열이 입자로 구성되어 있는 것이 아니라 열역학에너지와 같은 에너지의 한 형태임을 밝힌 실험이다. 일정한 높이에서 추를 떨어뜨리고 그 힘으로 물탱크 안의 물갈퀴판을 돌려 물이 얼마만큼의 열을 얻었는가를 조사한 것이다. 추가 낙하하면서 물갈퀴판 날개가 회전하여 물과 날개의 마찰에 의해 열이 발생하므로 물의 온도가 상승하게 된다. 역학적 일의 양은 추의 낙하거리에서 산출하고 물이 얻은 열량은 온도계로 재었다. 그 결과 일정한 일에 대해서는 언제나 열이 생기며, 1㎈의 열량은 4.19×107erg의 일에 해당한다는 열의 일당량을 밝혀냈다. 열 본질에 관한 이론이 분분하던 그 당시 열도 역학적 에너지와 본질적으로 같으며, 에너지의 한 표현이라는 것을 증명하여 열역학 제1법칙을 정립한 획기적인 실험이었다.2. 이론적배경에너지 보존법칙은 에너지의 형태가 변화될 수 있으나 그 때의 에너지 양은 변화되지 않음을 의미한다. 이러한 이유로 역학적 에너지는 열에너지로 열에너지는 역학적 에너지로 변화시킬 수 있다. 이 경의 1kcal의 열량이 몇 Joule에 해당하는가를 열의 일당량이라 한다.따라서, 일 W와 열 량 Q사이에는W = JQ(1)의 관계가 성립하며 J는 열의 일당량이다.한편, 저항 R의 저항선에 전류 i가 t초안 흐르면 열을 발생시키는데 사용된 전기 에너지는(2)이다. 전기 에너지에 의해 발생된 열은 열량계 속의 물과 용기의 온도를 θ1에서 θ2로 상승시키며, 이 열랑 Q는Q = C(m + M)(θ2 -θ1)(3)이다.여기서 m은 물의 질량, M은 용기, 교반기 및 온도계 등의 전체 물당량, 그리고 C는 물의 비열로서 1 cal/g 'C로 한다. 물당량은 물과 비열이 다른 물질의 비열을 물과 같다고 할 때 물의 질량 얼마에 해당하는가를 뜻한다.위의 식(1), (2)와 (3)으로부터 열의 일당량은가 된다3. 실험 기구 및 장치전기열량계전원장치직류전류계직류전압계온도계초시계비커메스실린더전열선전자저울4. 실험 방법측정을 하는데 열량계의 물당량(M) 측정과 열의 일당량(J) 측정의 두 단계로 나누어서 한다.< 실험 1. 열량계의 물당량(M) 측정 >상온의 물을 150ml(m2) 정도를 그림1과 같이 전기 열량계에 담고, 전열선에 전기를 공급하여 전열선에서 발생하는 열에너지에 의해 물의 온도를 상승시킨다.물이 온도를 높이는 동안 비커나 메스실린더, 전자 저울 등으로 상온의 물 100ml(m1)을 측정하여 비커에 넣고 이때의 온도 θ1을 측정한다.전기 열량계의 온도계가 상온보다 10°C 정도 올라간 다음에 전원장치의 스위치를 끄고, 교반기로 몇 차례 저어주어 전체가 일정한 온도에 도달되도록 한다. 온도가 일정한 평형 상태에 도달했다고 생각되었을 때의 온도 θ2를 측정한다.②과정의 물을 전기 열량계에 붓는다. 그런 다음 교반기로 천천히 몇 차례 저어주어 전체가 평형 온도가 되었을 때의 온도 θ3를 측정한다.온도 θ1의 물m1을 열량계에 부었을 때, 물 m2및 열량계가 방출한 열량은 물 m1이 흡수한 열량과 같다.따라서 식(3)에 의해C(m2 + M)(θ2 -θ3 ) = Cm1(θ3 -θ1 )이다. 그러므로 열량계의 물당량은이다.열량계의 물을 모두 버리고 공기 중에 개방하여 열량계가 상온의 상태가 되도록 기다린다.[그림1. 전기 열량계]< 실험 2. 열의 일당량(J) 측정 >그림1과 같이 회로를 구성할 때는 전원이 차단되어 있는가를 확인한 후 회로를 꾸민다. 전원장치의 전류 공급단자는 완전히 차단된 상태이어야 한다.메스실린더나 전자저울 등을 이용하여 물 200ml을 측정하여 열량계에 붓고 뚜껑을 닫는다.전원장치의 전원 스위치를 켜고 전류조절 손잡이를 천천히 돌려 전류가 1A정도가 되도록 한 다음 전원스위치를 끈다.열량계 내의 물의 온도가 정상이 되도록 잠시 기다린 다음에 온도 θ1을 측정한다. 전원장치의 스위치를 켬과 동시에 초시계를 작동시킨다. 그리고 이때의 전류i와 전압V값을 기록한다. 측정 중에는 전류나 전압이 변하지 않도록 주의해야 한다.물의 온도가 처음의 시작 온도보다 약 5°C 정도 올라간 다음에 전원을 차단함과 동시에 초시계의 작동을 중지시킨다.교반기를 천천히 저어주어 전체가 평형상태가 되도록 한 다음 그 때의 온도 θ2를 기록한다.실험1에서 구한 열량계의 물당량(M)을 이용하여 전류에 의한 열의 일당량 J를 구한다.전압 값이 측정 도중 변경된 경우에는 나중값의 평균을 취한다.< 실험시 유의사항 >저항선을 물 속에 넣지 않고 전류를 통하면 저항선이 타버릴 수 있다.온도계가 전열선에 닿지 않도록 해야 한다. 온도계로 열이 직접 유입되어서는 안된다.가장 이상적인 실험은 실내온도보다 조금 낮은 온도에서 물을 넣고 가열하여 열량계의 물이 그 낮은 온도만큼 높아졌을 때 스위치를 끄는 것이다. 왜냐하면 외부온도와 온도가 같으면 아주 작은 열의 손실도 않도록 할 수 있기 때문이다.5. 기대결과전기열량계에서 발생한 전기에너지와 물의 온도변화를 통해서 열의 일당량을 측정할 수 있을 것이다.그러나 전기열량계가 완벽한 보온을 하지 못해서 어느 정도의 열손실이 있을 것이고 그로인해 약간의 오차가 있을 것으로 예상된다.W = JQ에서 J = W/Q인데 열손실로 Q가 작게 측정될 것이므로 실험값은 이론값 4.2×103J /㎉ 보다 크게 나타날 것이다.

자연과학| 2007.05.22| 7페이지| 1,000원| 조회(713)

역학적, 예비레포트, 열의일당량, 열량, 일당량예비

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빛의 속도측정 예비레포트

빛의 속도 측정(예비)1. 실험배경빛의 속도는 자연을 이해하는데 있어 매우 중요하고도 흥미로운 상수의 하나이다. 빛은, 실험실의 레이저든지 아니면 멀리 떨어진 별들로부터 발생되는 것이든 관계없이 어디서나 일정한 속도로 움직인다. 뿐만 아니라 관측자나 광원의 상대운동에도 무관하게 일정하여, 이는 아인슈타인(A.Einstein)에 의해 상대성이론을 만들어 내는 중요한 근거가 되었다. 이렇듯이 빛의 속도가 과연 일정한지 아니면 상대운동에 따라 변하는지를 포함하여, 속도 그 자체를 정밀하게 측정하는 것이 17세기 갈릴레오 이후 현재까지 물리학계의 주된 관심사였다. 지금은 상대성원리의 여러 결과가 거의 완벽하게 확인되고 있기 때문에, 아인슈타인이 빛의 속도가 진공중에서는 일정한 값을 갖는다고 가정했던 것은 정당하다고 인정되고 있다.옛날의 천문학자들은 속도가 무한한 것으로 생각하여 멀리 떨어진 별들에서 일어나는 사건은 즉각 관측된다고 믿었다. 그러나 한편으로는 빛의 속도가 유한할지 모른다고 생각한 몇몇의 사람들이 있었다. 그중 이탈리아의 위대한 물리학자인 갈릴레이(G.Galileo) 는 그러한 가정하에 빛의 속도를 재려고 시도 하였다. 그는 자기의 조수를 멀리 떨어진 맞은편 산 봉우리 위에 세우고 각각이 램프를 켜서 덮개로 막았다. 먼저 갈릴레오가 램프의 덮개를 벗기면 이를 멀리서 관측한 조수는 즉시 자기의 램프 덮개를 벗기게 하였다. 갈릴레오가 자기 램프의 덮개를 벗긴 후 조수로부터 되돌아오는 램프 불빛을 관측할 때까지의 시간차를 측정하여 빛의 속도를 알고자 하였다. 물론 사람이 불빛을 보고 덮개를 벗기기 까지는 기본적으로 시간이 걸리는 일이기 때문에, 그것을 모를 리 없는 갈릴레오는 같은 실험을 조수와의 거리를 변화시켜가며 그때마다 되돌아 오는 시간차의 차이를 가지고 빛의 속도를 알려고 하였다. 그러나 그 차이가 거의 드러나지 않아서, 빛의 속도는 거의 무한하다는 결론만 얻게 되었다.(1667년)뢰머의 광속도 측정최초로 빛의 속도를 유한한 값으로 구한 사람은 덴마아크 관측할 수 있게 하였다. 그러나 톱니바퀴의 회전속도가 적당치 못하면 빛이 차단되어 볼 수가 없고, 단지 회전하는 톱니바퀴의 골 부분을 잘 통과한 빛이 되돌아 왔을 때 다시 골을 만나면 눈으로 빛을 관측할 수 있게 된다. 톱니바퀴의 회전속도를 변화시켜 가며 빛을 관측하여 톱니산의 개수, 회전속도, 빛이 진행한 거리로부터 빛의 속도를 쉽게 구할 수 있어서, 3.15 x 108m/sec라는 상당히 그럴듯한 결과를 내었다.광원 S에서 나온 빛은 반투명한 거울 P에 반사하여 고속도로 회전하는 톱니의 F부분을 통과한다.톱니의 틈을 지난 빛은 거울 M에 반사하여 F에 돌아온다.회전 속도를 조절하여 빛이 먼저 통과한 톱니의 다음 톱니가 오도록 하면 빛이 통과하지 못하므로 시야가 어두워진다.어두워 질 때의 회전속도의 2배가 되면 되돌아온 빛이 이웃톱니에 오므로 빛이 무사히 통과하여 시야가 밝아진다.시야가 어두워 지도록 할 때 톱니바퀴의 총 개수를 2N(틈포함)개, 매초당 회전수(진동수)를f, FM(=)사이를 왕복하는 시간 t라 하면이므로 광속도는 다음과 같다.피조는 N=720개, f=12.6회/s, L=8623(m)의 값으로 광속도 값을 얻었다.푸코의 광속도 측정역시 프랑스의 물리학자 푸코(J.B.L.Foucault)는 1850년대 이래로 피조의 측정방법을 개량하여, 톱니바퀴 대신에 거울을 회전시켜서 더 정밀하게 빛의 속도를 측정할 수 있었다. 이 방법으로 푸코는 물 속에서의 빛의 속도도 구해낼 수 있었기 때문에, 빛의 본성에 대한 파동성, 입자성의 논란을 종식시켰다.빛이 지나는 도중에 물을 통과하게 하여 물속에서의 빛의 속도를 측정 (공기중의 3/4)->호이겐스의 파동설에 의한 굴절 이론이 옳다는 것을 증명(빛의 파동설 증명)마이켈슨의 광속도 측정현대에 와서 정밀한 빛의 속도 측정은 미국의 마이켈슨(Michelson)에 의하여 이루어 졌다. 마이켈슨은 푸코의 방법으로 지금의 공인된 값 2.99792458 x 108m/sec에 비하여 별로 차이가 나지 않는 2.99774 x륨-네온 레이저에서 나오는 가느다란 광선은 렌즈 L1 에 의하여 s지점에서 집속되어 하나의 점 광원상(image)을 형성한다.그림 1. 푸코의 방법에 의한 빛의 속도 측정법렌즈 L2는 s점의 영상(점광원으로 생각할 수 있음)이 회전하는 거울(RM)에 반사되고, 또한 멀리 떨어져 있는 고정 구면거울(Fixed Mirror:FM)에서 반사된 후 s점으로 다시 되돌아 올 수 있도록, 잘 조정되어 있다.반사를 거친 s 점의 영상을 현미경에서 관측할 수 있도록, 렌즈 L2와 s점 사이에 반은도금된 거울(Beam-splitter)이 그림과 같이 설치되어 있다. 반은거울에 반사된 영상이 바로 s'이다.만일에 회전거울 RM이 느린 속도로 회전을 하여, 위의 상황에서 조금 회전을 한 후라 하면 회전거울에 반사된 빛은 FM의 조금 다른 지점에 도달하여 반사될 것이다.그러나 고정거울은 적당한 곡률을 가지고 있어서, 반사된 빛은 오던 길을 따라서 다시 회전거울로 정확히 되돌아간다. 이때 회전거울은 매우 천천히 회전하므로 빛이 되돌아 오는 동안에 위치가 거의 변하지 않았을 것이고, 그대로 다시 반사되어 여전히 상은 s나 s' 지점에 맺힐 것이다.이제 회전거울의 속도를 서서히 증가시켜 나중에는 매우 빠르게 회전 시킨다고 생각하자. 회전거울의 회전 속도가 빠르면 고정거울에서 반사되어 되돌아온 s점의 점광원은 더 이상 바로 그 s점에서나 s'점에서 상을 형성하지 못할 것이다. 이는 거울의 회전 속도가 빨라서 빛이 되돌아 오는 사이에 회전거울의 각이 조금 변해버리기 때문이다.빛의 속도를 정확하게 계산할 수 있기 위해서는 이때의 상이 벗어나는 정도와 빛의 속도와의 관계를 정확하게 알 필요가 있다. 상의 변위는 또한 실험장치에서의 렌즈, 거울들 사이의 거리들과 렌즈의 초점거리 등에 따라 달라질 것이다.그림 2. 레이저에서 발사된 빛이 거울 RM에서 반사되어 FM에서 되돌아 왔을 때에 그 시간 동안 회전거울 RM은 반시계 방향으로 Δφ만큼 회전하기 때문에, 반사된 빛은 원래의 출발 방향으로 되돌M에서 집속되어 상을 형성하는 것을 알 수 있다. 그러므로 초점거리 f는 렌즈와 상과 광원사이의 거리 사이에 다음의 관계가 성립한다.그림 3. 식 전개에서 사용한 수치들로서 그림은 실제의 축적에 비하여 과장되어 있다. 여기서 2Δφ 만큼 꺾여진 광선이 볼록렌즈 L2에 의해 다시 보다 작은 각도로 굴절되고 있다. s점은 거울이 회전하지 않을 때 상이 맺히는 지점이고 거울이 빠르게 회전함에 따라 그곳에서 Δs 떨어진 지점으로 상이 이동한다.한편 그림 3에 나타낸 것처럼, 초점거리 이내에 있는 한 지점(여기서는 회전거울 RM 위의 지점)에서 2Δφ 각도를 가지고 발생된 두 광선이 볼록렌즈를 지난 후 렌즈로부터 A만큼 떨어진 지점 s에 도달했을 때 벌어지는 거리 Δs는 다음 식을 만족한다.회전거울의 회전각속도를 라 했을 때 빛이 회전거울로부터 고정거울을 갔다 오는데 걸리는 시간은 2D/c 이므로 그 시간동안 회전한 각 Δφ는 다음과 같다.그런데, 그림 3에서 s 지점은 실제로 반은거울에 의하여 반사되어 현미경에서 그대로 관측가능하여, 상의 이동거리 Δs는 실제의 거리로 그대로 측정된다. (2)식과 (3)식을 이용하여 정리하면이 식에서 우변에 나오는 값들은 실제 실험에서 측정할 수 있으므로 빛의 속도 c는 그것들로부터 구할 수 있다.3. 실험 기구 및 장치그림 4. 광학대위에 렌즈와 현미경, 회전거울 등을 설치한다.고속회전 거울과 조절기(High Speed Rotating Mirror Assembly) : 회전거울은 레이저 빛의 1/4파장 이내로 평평해야 한다. 회전거울의 모터에 전압을 조절할 수 있는 가변전원을 연결하여 회전속도를 초당 100∼1000회전 범위로 변화 시킬 수 있다. 또한 짧은 시간 동안은 초당 1500회전까지 회전 시킬 수 있다. 그리고 전원에는 회전속도계가 같이 붙어있어 0.1% 이내의 정밀도로 회전속도를 측정할 수 있다.상 측정용 현미경(Measuring Microscope) : 배율 90배로, 마이크로메터가 붙어 있는 스테이지에 장착되어 있다. 외에도 이러한 용도로 쓸 수 있는, 연속적인 농도로 검은 색이 입혀져 있는 것도 있다.4. 실험 방법< 장치설치 및 정렬방법 >광학대를 평평한 테이블 위에 설치한다.레이저를 레이저 설치대 위에 설치하여 광학대의 1m 눈금이 있는 한쪽끝에 연결한다.그림 4에 나와 있는 것처럼 광학대에 붙어 있는 눈금을 기준으로 하여 정확한 위치에 편광판과 회전거울을 설치한다. 이때 이들의 부착용 나사를 느슨하게 조여서 어느 정도 움직일 수 있도록 해둔다.레이저를 켜 보아, 레이저 광선이 회전거울의 한가운데에 도달하도록 레이저와 회전거울의 위치를 조절한다.회전거울을 저속으로 회전 시키면서 레이저가 반사되는 궤적이 수평이 되도록 하여 회전거울이 놓인 면을 수평으로 조절한다.광학대의 눈금이 93cm 정도에 초점거리가 48mm인 렌즈 L1을 설치하고 레이저를 비추어, 렌즈에 의해 퍼지는 빛이 회전거울의 중앙부분에 여전히 도달하도록 렌즈를 앞뒤, 아래위로 조절한다. (이때 앞,뒤, 좌, 우, 아래,위라 함은 편의상 그림 4 의 위치에서 보았을 때를 말한다.)눈금 62.2cm되는 지점에 초점거리 252mm의 렌즈 L2를 설치하고 (6)에서처럼 이 렌즈의 앞뒤, 아래위를 조절하여 여전히 광선이 회전거울의 중앙에 도달하도록 한다.눈금 82.0cm되는 지점에 현미경의 좌측 끝이 놓이도록 그림처럼 배치한다. 반은거울(실제로는 빔 분리기) 때문에 광로가 약간 변경되므로 이를 최소한으로 줄도록 한다. ( 아직 현미경을 들여다 보지 말 것)회전거울을 손으로 조금 회전시켜 반사된 빛이 12˚정도 꺾어지게 한다.회전거울에서 2m이상 15m이내에, 회전거울이 반사한 빛이 도달하는 위치에 고정거울을 놓는다. (이때 레이저 광선을 얇은 종이로 추적하거나, 연기를 뿜어서 광선이 비추어 지는 것을 보면서 조절하는 것이 편하다.)렌즈 L2를 광학대위에서 좌우로 움직이고 고정거울에 도달하는 빛이 거울 바로 위에서 초점을 맺도록 한다.고정거울 위의 스크류를 잘 조절하여 반사된 빛이 고스란히 회전거울로 되돌아 가도록

자연과학| 2007.05.22| 12페이지| 1,000원| 조회(546)

예비, 빛의속도, 빛의속도예비, 속도측정, 상대성원리

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마찰계수의 측정 예비레포트

마찰계수 측정(예비)1. 실험배경관성이란?갈릴레오는 가장 위대한 과학자 중 한 사람인데 인류의 긴 역사 속에서, 오늘날에는 지극히 당연해 보이는 관성의 법칙을 인류가 깨닫기까지는 참으로 오랜 시간이 필요하였다. 지금으로부터 겨우 400 여년 전까지 진리로 여겨지던 "물체를 운동시키려면 계속하여 힘이 작용되어야 한다. 말은 마차를 끌기 위해서는 계속하여 힘이 작용되어야 하지 않는가?" 라는 아리스토텔레스(Aristoteles; B.C. 384 - 322)의 말은 우리 주위의 운동에서도 아리스토텔레스의 말을 반박할 만한 경우를 생각해 내는 것은 쉽지 않다. 왜냐하면, 우리 주위의 어떤 운동하는 물체이던 결국에는 정지하게 마련이기 때문이다. 그러나 갈릴레오는 다르게 생각하였다.갈릴레오(Galileo Galilei; 1564 - 1642)는 다음과 같은 사고(思考)실험을 생각하였다. 경사면 각도가 다른 세 개의 접시에서 굴린 구슬은 각각 어디까지 굴러갈 것인가? 갈릴레오는 '만약 마찰력이 없다면' 구슬은 접시의 다른 벽을 같은 높이까지 올라갈 것으로 보았다. 또 접시의 바닥이 계속 평면으로 계속되면 구슬은 평면을 계속하여 굴러갈 것으로 보았다. 즉, 물체가 일정한 속도로 운동하는 데에는 아무런 힘도 필요하지 않다고 보았던 것이다. 갈릴레오는 마차를 끌기 위해 말이 계속 힘을 들여야 하는 이유를 설명하기 위해 마찰력이라는 개념을 도입하였다. 즉, 우리 세계에는 어느 물체의 운동에서나 마찰력이 작용되며 굴러가던 구슬은 마찰력 때문에 결국은 정지한다고 설명되었다. 이러한 획기적 고찰을 그 당시에 실험적으로 증명해 보이기는 쉽지 않았겠지만, 오늘날에는 물리학 실험실 어디에서나 가능하다.갈릴레오의 위대한 발견은 마찰력의 존재에 대한 깨달음을 통해 얻어졌다고 할 수 있다. 즉, 마찰력은 우리 주위에 언제나 있기 때문에 그 존재를 깨닫는데 그토록 긴 세월이 필요했던 것이다. 갈릴레오에 발견에 의하면, 일단 운동하던 물체는 마찰력만 없다면 영원히 운동을 계속하게 된다.마찰력에 관하여우리 주위의 모든 물체에 중력이 작용하기 때문에 우리가 중력의 존재를 쉽게 깨닫지 못하듯이, 마찰력의 존재도 쉽게 깨닫지 못하게 되었던 이유이기도 하다. 우리 주위의 모든 운동이 마찰력의 영향을 벗어날 수 없기 때문에, 마찰력이 존재한다는 사실을 깨닫는 것도 비범한 직관을 통해서 이루어졌다. 그리고 갈릴레오에 의한 그 비범한 직관이 현대 과학의 출발점이 되었다고 해도 틀린 말은 아닐 것이다.마찰력은 운송 수단에 쓰이는 동력 에너지의 많은 부분을 쓸모 없는 열에너지로 소모시킨다. 그렇다고 마찰력이 없는 세계가 우리에게 더 편리할 것인가? 만약 마찰력이 없다면 열에너지로의 에너지 손실은 없을 것이다. 그러나 우리는 운송에 커다란 불편을 겪을 것이다. 우선 우리가 걷는 것은 마찰력 때문에 가능하다. 발바닥과 지면간의 마찰이 없으면 우리는 걸을 수 없을 것이고 조금 옮겨가기 위해 우주인과 같이 반동(反動) 가스총을 가지고 다녀야 할 것이다. 즉, 조금 옮겨가기 위해 반대쪽으로 가스총을 쏘고, 목표점에 이르러는 그 반대 방향으로 또다시 가스총을 쏘아야 할 것이다. 또 모든 것이 너무 미끄러워 물체를 쥐고 있기도 거의 불가능할 것이다. 이와 같이 마찰력은 우리 생활에 없어서는 안될 고마운 힘이라 할 수 있다.2. 이론적배경마찰력이란?한 물체가 다른 물체와 접촉하여 상대적인 운동을 하려고 할 때, 또는 상대적인 운동을 할 때, 그 접촉면의 접선방향으로 운동을 방해하는 힘을 마찰력이라 한다.마찰력의 크기a) 마찰력은 표면의 거칠기를 나타내는 마찰계수와 수직항력 N의 곱과 같다.b) 마찰력은 접촉면의 넓이와는 무관하다.마찰력의 종류바닥위에 정지하고 있는 물체를 움직이기 위해 외력을 서서히 가하는 경우를 고려해보자. 처음에는 힘을 증가시켜도 물체가 움직이지 않는다. 이 때의 마찰력을 정지마찰력이라 하며 정지마찰력은 가해준 외력에 따라 변함을 알 수 있다. 계속 외력을 증가시키면 어느 순간 움직이기 시작하여 미끄러져 나가는 데 물체가 일단 움직이기 시작하면 밀기가 좀 더 수월해지는 것을 우리는 흔히 경험한다. 이 때의 마찰력을 운동마찰력이라 한다. 외력을 증가시키면 정지마찰력도 같이 증가하나 계속 증가할 수 없는 한계값이 존재한다. 이 값을 최대정지마찰력이라 한다.정지 마찰력정지한 물체를 끌거나 밀 때, 생기는 마찰력으로, 이 때에 가해 준 힘과 마찰력의 크기는 같다.운동 마찰력물체가 운동하는 동안 작용하는 마찰력경사면에서의 운동과 마찰력빗면으로 작용하는 물체의 힘 이고, 이것을 뉴튼의 제2법칙 에 적용시키면 빗면으로 내려갈 때의 물체의 가속도를 구할 수 있다. 즉,한편, 물체에 작용하는 마찰력은 이고, 물체가 빗면에서 미끄러져 내려가지 않는다면 빗면으로 내려가는 힘과 평형을 이루기 때문이다. 즉,이 식을 통해 경사면에서 물체가 미끄러져 내려가기 시작하는 각을 측정하므로써마찰계수를 측정할 수 있다.3. 실험기구 및 장치마찰계수 측정장치물체(각기 다른 면)추걸이와 추4. 실험 방법수평면에서의 최대 정지 마찰계수의 측정접촉면의 특성을 변화시킬 수 있는 나무통을 지면과 평행한 면 위에서미끌어 지게 함으로써 정지 마찰계수와 접촉면 특성의 관계를 알아본다.나무통의 무게 W를 측정한 후 지면과 평행한 미끄럼틀 위에 올려놓는다.도르레를 통해 나무통을 잡아당기게 될 추의 무게를 조금씩 증가시켜 나무통이 움직이기 시작할 때의 추의 무게를 측정한다.이 값이 최대 정지 마찰력이다.나무통의 접촉면을 바꾸어가며 과정 1을 되풀이한다.경사면에서의 최대 정지 마찰계수의 측정마찰각과 마찰계수와의 관계를 알아본다.경사각을 조절할 수 있는 미끄럼틀에 나무통을 올려놓고 경사각을 조금씩 증가시킨다. 물체가 미끄러지기 시작하는 경사각이 마찰각이며 최대 정지마찰력은 마찰각으로부터 구할 수 있다.접촉면을 변화시켜가며 과정 1을 되풀이한다.모든 면에 대해 과정 1과 2를 반복한다.5. 기대결과마찰력의 크기는 접촉면의 크기에는 무관하고 접촉면의 상태에 따라 달라지며 수직항력에 비례함을 실험을 통해 알 수 있을 것이다.

자연과학| 2007.05.22| 5페이지| 1,000원| 조회(388)

뉴턴, 예비, 마찰력, 마찰계수, 측정

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