[공학실험]길이 및 구면의 곡률반지름 측정, 힘의 합성, 중력가속도 측정, 강체의 공간운동, 고체의 선팽창 계수, 액체의 밀도 측정 실험 예비 결과 레포트

소개글

[공학실험]길이 및 구면의 곡률반지름 측정, 힘의 합성, 중력가속도 측정, 강체의 공간운동, 고체의 선팽창 계수, 액체의 밀도 측정 실험 예비 결과 레포트에 대한 보고서 자료입니다.

목차

I. 길이 및 구면의 곡률반지름 측정
1. 실험목적
2. 실험이론
3. 실험기구
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 결과고찰

II. 힘의 합성
1. 실험목적
2. 실험이론
3. 실험기구
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 결과고찰

III. 중력가속도 측정
1. 실험목적
2. 실험이론
3. 실험기구
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 결과고찰

IV. 강체의 공간운동
1. 실험목적
2. 실험이론
3. 실험기구
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 결과고찰

V. 고체의 선팽창 계수
1. 실험목적
2. 실험이론
3. 실험기구
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 결과고찰

VI. 액체의 밀도 측정
1. 실험목적
2. 실험이론
3. 실험기구
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 결과고찰

본문내용

속의 선팽창계수는 다음과 같다. (0~100 간의 평균값, ⅹ10-4)
아연 : 0.263~0.582 납 : 0.276 백합금 : 0.25
알루미늄 주물 : 0.222 주석 : 0.214 알루미늄 판 : 0.207
황동봉 : 0.193 활자금 : 0.19 은 : 0.188
황동주물 : 0.187 구리: 0.167 금 : 0.139
니켈 : 0.128 연철 : 0.119 안티몬 : 0.110
강 : 0.105~0.110 주철 : 0.102 백금 : 0.089
실험에 사용된 시료의 열팽창계수는 구리에 가깝다.
5. 결과고찰
누구나 경험을 통해 온도가 올라가면 물체가 늘어나고, 온도가 내려가면 물체가 줄어든다는 사실을 익히 알고 있다. 이러한 사실을 실험을 통하여 확인하고, 얻어진 수치를 사용하여 시료의 열팽창계수를 계산해보았다. 눈에 띌만큼 큰 변화는 아니었지만, 온도가 상승함에 따라 확실히 길이가 늘어난것을 측정을 통해 알 수 있었다. 이로써 얻어진 열팽창계수의 수치를 각종 금속의 선팽창계수와 비교하여 본 결과, 시편의 열팽창계수가 구리의 열팽창계수와 거의 일치하는 -실험적 오차라고 감안할 수 있는- 것을 확인할 수 있었다. 같은 온도범위 내에서 각종 금속의 선팽창계수는 각기 다르게 나타나는데, 이는 선팽창계수가 탄성계수나 항복응력과 마찬가지로 재료의 한가지 특성이 될 수 있음을 의미한다. 실험을 통해 시편의 선팽창을 확인하고 그 결과로 시편의 재료를 추정할 수 있었다는 점에서 간단하지만 의미있는 실험이었다.
6. 액 체 의 밀 도 측 정
1. 실험목적
Hare의 장치를 사용하여 액체의 밀도를 측정한다.
2. 실험이론
Hare장치는 그림과 같이 두 종류의액체를 담을 수 있는 도립 U자형 유리관과 비커로 이루어져 있다. 이 U자형 유리관의 압력을 대기압보다 낮추어 주면 두 종류의액체가 각각 다른 높이로 올라온다. 이 높이차를 이용하여 임의의 액체의 밀도를 측정할 수 있다.
핀치코크 E, F를 열고 고무관 R로 공기를 조금 뽑아내면 비커 C, D에 들어있는 두 종류의 액체가 유리관 A, B를 지나 올라온다. E와 F를 닫았을 때 A와 B에 들어있는 액체기둥의 높이를
h _{A} `,h _{B}
, 밀도를 각각
rho _{A} ,`rho _{B}
라고 하자.
유리관 내의 압력을
P
라고 한다면,
P+rho _{A} gh _{A} =P+rho _{B} gh _{B} =P _{atm}
이다.
핀치코크 E와 F를 이용하여 액주
h _{A} `,h _{B}
를 조금 낮게 변화시켰을 때의 높이를 각각
h _{A} ^{'} `,h ^{'} _{B}
라고 하면,
P ^{'} + rho ^{'} _{A} gh ^{'} _{A} =P ^{'} + rho ^{'} _{B} gh ^{'} _{B} =P _{atm}
이다.
P ^{'}
는 유리관 내의 압력이다. 위의 두 식으로부터,
이다. 따라서 주어진 온도에서의
rho _{A}
를 알고 있으면
rho _{B}
를 구할 수 있다.
3. 실험기구
Hare의 장치, 비커 2개, 온도계, 액체 시료(알콜), 증류수
4. 실험방법
1) 유리관 A, B의 속과 비커 C, D를 잘 닦아 건조시킨다.
2) 비커 C, D의 밑바닥이 유리관 A, B와 5mm 정도 떨어지게 고정한다.
3) 비커 C에는 증류수를, 비커 D에는 액체시료를 약 4/5까지 채운다.
4) 핀치코크 E, F를 열었다 놓는다.
5) 증류수와 액체 시료의 온도를 측정한다.
6) 핀치코크 E, F를 열고 공기를 빨아들여 높이 올라간 쪽의 액체 기둥이 유리관의 길이의 2/3정도에 도달했을 때 E, F를 닫는다.. 액체 기둥이 너무 올라와서 양쪽의 액체가 서로 섞이면 비커 속의 액체를 모두 바꿔야 한다.
7) 유리관 A의 액체 기둥의 높이와 유리관 B의 액체 기둥의 높이를 측정한다. 높이를 측정할 때뒷면에 달린 자를 사용한다. 눈금을 읽을 때에는 눈의 높이와 눈금이 수평이어야 하며 액체 표면이 볼록하면 볼록한 곳을, 오목하면 오목한 곳을 읽는다.
8) 핀치코크 F를 열었다 닫고 다음 E를 열었다 닫아 액체 기둥이 조금 내려가게 한다. 그때 두 유리관의 액체 기둥의 높이를 측정한다.
9) 위 8)의 과정을 되풀이 하여 5회에 대한 액체 기둥의 높이를 측정하고 표에 기록한다.
10) 측정이 끝나면 증류수와 액체 시료의 온도를 측정한다.
11) 측정 온도에서의 물의 밀도
rho _{A}
를 표에서 찾는다.
12) 액체 시료의 밀도
rho _{B}
를 위에서 유도한 식으로부터 구한다.
5. 실험결과
1
2
3
4
5
6
7
(횟수)
증류수
29
27
26
22
20
18.6
16
(높이)
알 콜
36
34
32
27
25
23
20
(높이)
rho _{B} / rho _{A}
1
0.5
0.8
1
0.7
0.867
0.811
15.5 에서 물의 밀도 :
1001kg/m ^{3}
rho _{B} =0.811`times`rho _{A} =811.8kg/m ^{3}
즉, 알코올의 밀도는
811.8kg/m ^{3}
이다.
20 에서 에탄올의 밀도는
789kg/m ^{3}
, 0 에서
806kg/m ^{3}
이다. 선형보간법을 이용하면 15.5 에서 밀도는
792.8kg/m ^{3}
이다. 실험치와 비교하면 약 2.4%의 상대오차를 보인다
6. 결과고찰
Hare의 장치를 사용하여 비교적 간단한 방법으로 원하는 물질의 밀도를 측정할 수 있었다. 두 개의 관에 담겨진 유체에 대해 한쪽 관에 있는 액체의 밀도를 다른쪽의 액체에 대해 상대적으로 구할 수 있었는데, 이번 실험에서는 증류수의 밀도를 알고 있었으므로, 알콜의 밀도를 알아낼 수 있었다. 액체의 밀도를 4 의 물의 밀도와의 비율로 나타낼 수도 있는데, 이를 비중이라고 한다. 물의 비중은 1이므로, 알콜의 비중은 곧
rho _{B} /rho _{A}
가 되고, 이번 실험에서는 0.811로 측정되었다. 실험결과에서 알 수 있듯이, 에탄올의 밀도는 15.5 에서
792.8kg/m ^{3}
인데, 실험 결과 실제값과 약간의 오차가 발생하였다. 유리관 내부의 액체 높이를 읽을 때 발생한 오차가 가장 큰 영향을 미쳤을 것으로 판단된다.

키워드

액체의 밀도,   계절학기,   항공대,   곡률반지름,   힘의 합성,   중력가속도,   공간운동,   선팽창계수