[일반물리학실험Ⅰ] 10장. 컴퓨터 화상실험I-단조화운동 (결과레포트)

소개글

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목차

1.실험 목적

2.실험 원리

3.실험 기구 및 재료

4.실험 방법

5.측정값

6.실험 결과

7.질문 및 토의

8.결론 및 검토

※참고문헌 및 출처

본문내용

졌다.
b. 감쇠진동
(1) 감쇠인자 β와 고유각진동수 , 각진동수 ω를 계산하라.
이므로,
이므로,
이므로 이다.
(2) 이 실험에서 초기조건은? 로 주어질 때 C와 φ를 결정하라. 출력한 그림위에 를 그리고 설명하라.
Spring Constant = 10.00, Damper Constant = 1.0,
Force Amplitude = 0, Force Frequency = 0
t=0이라 두면 로 나타나진다.
(3) 위치 에너지, 운동 에너지, 총에너지를 시간 t의 함수로 나타내라.
위치에너지-t 그래프
운동에너지-t 그래프
총에너지-t 그래프
(4) Turning Point는 시간이 에서 일어난다. 0, , 에서 총 에너지 E를 구하고 Energy-Position Curves 그림과 비교해보라.
에서는 9.846 에서는 2.562 에서는 2.909이다.
(6) 속도-위치 그래프가 폐곡선이 아닌 이유는? b값을 변화시켜 임계감쇠의 경우에 대해 실험하고 비과도감쇠와 비교하시오.
속도-위치 그래프(b=1)
∵속도가 계속 감소하므로 폐곡선이 될 수 없다.
속도-위치 그래프(b=0.5)
속도-위치 그래프(b=0)
c. 강제진동
(1) 감쇠인자 β와 고유각진동수, 각진동수 를 계산하라.
이므로,
이므로,
이므로 이다.
(2) 초기조건은 무엇인가? 초기조건을 사용하여 일반해와 특별해의 계수를 결정하라.
(초기조건)
Spring Constant = 10.00, Damper Constant = 1,
Force Amplitude = 1, Force Frequency = 0.48
(3) 정상상태에 도달하는 시간을 결정할 수 있는가? 정상상태에서의 진폭을 구하시오.
진폭=0.953
(4) 공면진동수를 계산하시오.
공명진동수 =
이므로 공명진동수는 이다.
(5) 공명진동수를 중심으로 일정한 간격으로 외력의 진동수 Ω를 변화시키면서 정상상태의 진폭 A을 측정하고 위상 Φ를 계산하시오.
1)Spring Constant = 10.00, Damper Constant = 1,
Force Amplitude = 1, Force Frequency = 0.48
진폭A=0.953
2)Spring Constant = 10.00, Damper Constant = 1,
Force Amplitude = 1, Force Frequency = 0.3
진폭A=0.447
3)Spring Constant = 10.00, Damper Constant = 1,
Force Amplitude = 1, Force Frequency = 0.6
진폭A=0.531
결론 및 검토
이번 실험은 컴퓨터 화상실험을 통하여 단조화 운동의 진동현상을 이해하는 실험으로, ‘Interactive physics’ 프로그램의 조작방법을 이해하는 것이 중요했다. 컴퓨터를 이용하여 실험을 한다는 것 자체가 생소하고 ‘Interactive physics’ 프로그램을 이용하는 것이 처음에는 상당히 까다롭게 느껴져 실험을 하는데 시간이 많이 걸렸으나, 단조화 운동의 원리를 이해하고 프로그램 조작에 익숙해지면서 실험 시간을 단축할 수 있었다.
무엇보다 다른 실험들과는 다르게 오차값이 존재하지 않고 손쉽게 여러 조건들을 변화시키며 실험을 할 수 있었다는 점이 컴퓨터 화상실험의 장점이 아니었나 싶다.
결과를 살펴보면 먼저, 용수철 상수 k가 커질수록 용수철이 늘어나는 길이는 줄어들었고 최대 속도는 빨라졌음을 그래프를 통해 확인할 수 있었다. 물체의 질량이 증가하면 주기 역시 커진다는 것 또한 알 수 있었는데 이것은 주기를 구하는 식을 통해 재확인 할 수 있었다.
※참고문헌 및 출처
1.일반물리학실험/부산대학교 물리학 교재편찬위원회/135~143p

키워드

일반물리학실험,   물리학실험,   물리실험,   컴퓨터 화상실험,   단조화 운동,   비감쇠진동,   감쇠진동,   강제진동