기 계 공 학 실 험 1

목차

< 서 론 >

1. 실 험 목 적

2. 실 험 이 론


< 본 론 >

1. 실 험 장 치

2. 실 험 방 법


< 결 론 >

1. 이론값과 실험값 비교

2. 결 과 및 고 찰

본문내용

인다.
3)황동(brass)
Hanger Position
Hanger Mass
Gauge Position
Expt Deflection
Theory Deflection
Beam Span
2nd Moment of Area
Material
오차
mm
g
mm
mm
mm
mm
x10-9m4
GPa
mm
300
0
300
0
0
400
0.051
105
0
300
100
300
-0.28
-0.24
400
0.051
105
0.04
300
200
300
-0.59
-0.49
400
0.051
105
0.1
300
300
300
-0.88
-0.73
400
0.051
105
0.15
300
400
300
-1.13
-0.98
400
0.051
105
0.15
300
500
300
-1.35
-1.22
400
0.051
105
0.13
황동 또한 위 실험들과 비슷한 결과를 보이고 있고, 200g의 하중을 받을 때부터 이론값과의 차이가 벌어졌다.
4)각 재질의 처짐곡선 차이
Hanger Mass
(Steel)
Expt Deflection
(Al)
Expt Deflection
(Brass)
Expt Deflection
g
mm
mm
mm
　Young's Modules
E=207GPa
E=69GPa
E=105GPa
0
0
0
0
100
-0.16
-0.36
-0.28
200
-0.31
-0.72
-0.59
300
-0.42
-1.14
-0.88
400
-0.58
-1.39
-1.13
500
-0.71
-1.77
-1.35
각 재질의 실제값을 이용하여 그래프를 그려본 결과 탄소강이 다른 재료에 비해 처짐이 낮았고, 황동, 알루미늄이 그 뒤를 이었다. 알루미늄은 이론값과 실제값의 차이가 별로 나지 않았지만, 처짐에 가장 약한 모습을 보이고 그 뒤로 청동이 이었다.
각 재료의 차이점을 보자면 Young's Modules의 차이가 나타나는데, Young's Modules이 가장 작은 알루미늄이 처짐곡선이 제일 심했고, 다음은 황동이었다. Young's Modules값이 작으면 작을수록 이론값과 실험값의 차이는 작았지만, 굽힘에 있어서는 약한 모습을 보였다.
4)알루미늄 beam에서 각 위치 변화에 따른 처짐곡선
Hanger Position
Hanger Mass
Gauge Position
Expt Deflection
Theory Deflection
Beam Span
2nd Moment of Area
Material
오차값
mm
g
mm
mm
mm
mm
x10-9m4
GPa
mm
500
200
300
0.00
0.00
400
0.051
69
0
450
200
300
-0.29
-0.27
400
0.051
69
0.02
400
200
300
-0.56
-0.51
400
0.051
69
0.05
350
200
300
-0.69
-0.68
400
0.051
69
0.01
300
200
300
-0.75
-0.74
400
0.051
69
0.01
250
200
300
-0.78
-0.68
400
0.051
69
0.1
200
200
300
-0.60
-0.51
400
0.051
69
0.09
150
200
300
-0.32
-0.27
400
0.051
69
0.05
100
200
300
0.00
0.00
400
0.051
69
0
이번 실험은 위에서 했던 실험과는 약간 차이가 있는데, 같은 무게를 가지고, 각각 다른 지점에 하중을 두고 beam의 변화를 지켜보았더니 위 그래프도 이론값과 실제값의 차이를 보였다.
2. 결 과 및 고 찰
보의 처짐 실험을 통하여 처짐량을 계산하고 실제 실험값과 이론값을 비교 분석해 보았다. 위의 표와 그래프에도 나타나 있지만, 보의 처짐의 실험값과 이론값의 오차가 많이 발생하였다. 이번 실험에는 많은 오차발생 원인이 있거나, 이론값 계산과정상의 오류가 있다고 생각한다. 실험에서의 오차 발생원인이 몇가지 있는데,
첫 번째로 실험 방법의 문제를 들 수 있다. 실험을 하는 과정에서 보에 하중을 줄 경우 사람이 직접 손으로 하였는데, 이 때 실험 장치를 건드려 흔들림을 주어 올바른 측정을 못하여서 오차가 생길 수 있다고 생각한다. 또한 정확한 지점에 추를 놓는 것 또한 사람의 눈과 손으로 하기에 정확한 지점, 또는 같은 지점에 추를 놓을수 없었다. 또한, 추를 걸어놓게 되면 걸어놓았을 당시 추의 흔들림을 바로 잡아주지 않으면, 이 또한 실험 결과에 영향을 줄 수 있는 요인으로 작용하게 된다.
두 번째 원인으로는. 재료의 노후화를 들수 있다. 우리가 사용한 beam은 총 세가지 인데, 세가지 모두가 계속된 실험을 통해, 휘어있을 경우가 크다. 같은 지점에, 보의 무게보다 훨씬 많이 나가는 추를 매달아 놓을 경우 재료의 형상에 변형이 일어날 수 있고, 이것이 지속되다 보면 보의 변형이 더욱 심해져 정확한 실험값을 찾아낼수 없게 된다. 실험 재료가 손상되면 정확한 값을 도출해내기에 어려움이 따른다.
세 번째 원인으로 환경적 요인을 들 수 있다. 지금 언급하는 환경적 요인이 가장 변수가 많은 경우인데, 주변온도에 영향을 받을 수 있다는게 가장 큰 요인이 된다. 온도가 높고 낮음에 따라 재질의 탄성도나 인장력 등 영향을 끼칠수 있는 요소가 존재한다.
네 번째는 실험 프로그램상의 문제이다. 정확한 데이터 값이라고 하기엔 부족한 데이터가 아쉬운 부분이다. 소수 둘째자리까지밖에 잡아주지 못하는 프로그램상의 문제도 개선해야 할 것이다.
다섯 번째는 보의 자중을 무시했다는 점이다. 보의 자중으로 인한 굽힘이 일어날 수 있지만, 이번 실험에서는 고려하지 않은 부분이다. 또한, 보의 자중 이외에도 추를 걸어두는 추걸이의 무게도 있을 것이다.
또한 이번 실험을 통해 이렇게 많은 변수와 제한조건, 그리고 실험을 방해하는 요소들이 존재했다. 그리고, Young's Modules의 차이가 각 재료마다 다르고, 다르다면 어떤 작용을 하는지 알수 있었다. Young's Modules의 값이 작으면 작을수록 이론값과 실제값의 차이는 적었지만, 대신 처짐량이 컸다.
이러한 변수들을 어느정도 무시할수 있는 방법은, 계산할 때 같은 실험을 여러번 반복하여 귀납적인 방법으로 결과를 도출해 내는 방법도 있다.

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