물리학실험 사례1(열과 온도), 물리학실험 사례2(선운동량), 물리학실험 사례3(전기저항), 물리학실험 사례4(운동법칙), 물리학실험 사례5(진동원리), 물리학실험 사례6(모의태풍의 민감도), 사례7(주파수응답)

소개글

물리학실험 사례1(열과 온도), 물리학실험 사례2(선운동량), 물리학실험 사례3(전기저항), 물리학실험 사례4(운동법칙), 물리학실험 사례5(진동원리), 물리학실험 사례6(모의태풍의 민감도), 사례7(주파수응답)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 물리학실험 사례1(열과 온도)
1. 주제
2. 이론적 배경
3. 단계
1) 순서 1 : 컴퓨터 Setup
2) 순서 2 : 센서의 조정과 장치의 Setup
3) 순서 3-A : 데이터 기록 - 물 100mL
4) 순서 3-B : 데이터 기록 - 물 200mL
4. 자료 분석

Ⅱ. 물리학실험 사례2(선운동량)
1. 목적
2. 실험 방법
3. 분석 및 결과

Ⅲ. 물리학실험 사례3(전기저항)
1. 실험 목적
2. 실험 장치 및 기구
3. 이론
1) 옴의 법칙
2) 다이오드의 특성
4. 분석 및 토의

Ⅳ. 물리학실험 사례4(운동법칙)
1. 제목
2. 목적
3. 실험방법
1) 컴퓨터
2) 실험장치
3) 측정
4) 데이터 처리
5) 데이터 분석
4. 원리

Ⅴ. 물리학실험 사례5(진동원리)
1. 실험 목적
2. 실험 방법
3. 논의

Ⅵ. 물리학실험 사례6(모의태풍의 민감도)
1. 개요
2. 자료 및 방법
3. 실험 결과
4. 요약 및 제언

Ⅶ. 물리학실험 사례7(주파수응답)
1. 실험 목적
2. 필요 실험 기재 및 부품
3. 실험 방법
4. 논의

참고문헌

본문내용

수끼리 모으면, 우리는 다음 식을 얻게 된다.
(9)
식 (9) 는 시간의 모든 값에 대하여 만족하므로, 우리는 ωt 의 특정한 값을 직접 대입함에 의해서 그 계수를 구할 수 있다. 만일 우리가 ωt = 0 을 대입하면 우리는 다음을 얻는다.
(10)
ωt = π/2를 대입하면, 우리는 다음을 얻는다.
(11)
식 (11) 에서 Q0를 소거하고 정리하면 위상에 대한 표현식이 유도된다.
(12)
구동진동수가 1/RC 와 비교해서 작을 때, 전하는 전압과 같은 위상을 갖는다. 그러나 더 큰 진동수에서 전하는 90°에 가까운 위상각에 의하여 전압보다 늦어진다. 우리는 식 (12)를 식 (10) 에 대입해서 전하진폭을 발견할 수 있다.
(13)
여기서 위상φ는 식 (13) 에 의해서 주어진다. 가장 작은 진동수에서, 우리는 dc(direct current)를 얻는다. 진동수가 1/RC보다 큰 경우, 전하의 크기는 감소한다.
식 (12) 와 (13) 에서 주어진 전하와 위상사이의 간단한 관계는 이들 두 양들에 대한 결합된 그래프의 사용을 제안한다. 극좌표그래프는 전하 Q를 나타낸다. 반지름벡터의 크기는 Q0 이고 위상각은 φ이다. 진동수ω는 곡선에서의 매개변수이다. 진동수의 증가와 함께, 반지름벡터는 반대방향으로 소멸된다. 전류의 표현식을 보면, 우리는 식 (12) 와 (13) 의 최대진동수의 한계를 알 수 있다.
시간에 대하여 식 (2)를 미분하면, 우리는 다음을 얻는다.
(14)
전류는 의 크기를 가지고 π/2에 의해서 전하를 유도한다. 식 (12) , (13) 에 의해서 우리는 전류의 크기를 얻을 수 있다.
(15)
높은 진동수에서 위상각φ이 -π/2 에 도달함에 따라, 전류는 의 크기를 가지고 구동전압과 같은 위상을 갖는다. 요약하자면, 이 회로에서의 낮은 진동수 반응은 마치 저항 R이 제거된 것과 마찬가지이고, 높은 진동수 반응은 마치 축전자 C가 제거된 것과 마찬가지이다.
낮은, 중간의, 그리고 높은 진동수에 대한 시간의 함수로써 각각 그려진 축만일 음극선관의 앞면을 가로지르는 굽은 길의 시작이 Q와 동시에 일어난다면, 우리는 위상을 찾아낼 수 없을 것이다. 그러나 만일 우리가 동시신호로서 구동전압 V를 사용한다면, 우리는 위상을 관찰할 수 있을 것이다. 구동 진동수 ω가 증가함에 따라, 유형은 오른쪽으로 스크린을 가로질러 움직일 것이다. 오른쪽으로의 움직임은 전하의 최대값이 나중시간에 발생한다는 것을 지적하고, 우리는 “전하는 전압을 뒤따른다.”는 말에 의해서 그것을 묘사한다. 여러분의 signal gener- ator는 sine 파 신호의 위상과 같은 네모파 신호를 제공하고, 여러분은 동시에 네모파 output을 사용하는 것이 더욱 편리하다는 것을 발견할 것이다. 네모파를 가진 곡선이 동시에 일어나기 위해서, 네모파 신호를 외부 synchronization-jack로 들여오고, 외부 synchronization를 바꾸고, synchronization 크기를 완전히 오른쪽으로 돌도록 바꾸고, 네모파 generator의 output을 양(+)의 synchronization에 도달하는 가장 작은 수준으로 줄여라.
음극선관의 전자빔 강도는 첫 번째 grid와 cathode사이의 편향전압에 의해서 조절된다. 회로에 의해서 빔의 강도를 조절하기 위해서 외부 신호를 사용하는 것이 또한 가능하고, 그 회로는 대부분의 음극선 오실로스코프에서 내부에 있다. 전자공학의 전문용어에서, 그 빔의 강도는 “z axis”로서 묘사된다.
빔을 동시에 조절하기 위해서, 여러분의 네모파 신호를 z-axis jack에 들여오고, 좋은 대조로서 빔 강도와 네모파 output을 조절하라. 내부적으로 동시성을 가진 곡선을 가지고, 여러분은 보여 진 것들과 비슷한 궤적을 얻을 수 있다.
진동수가 증가함에 따라, 밝은 영역은 왼쪽으로 움직인다. 궤적의 밝은 부분은 V의 양(+)의 half-cycle과 일치하기 때문에, 우리는 전하가 시간의 지연을 만들고 있다는 결론을 내릴 수 있다.
곡선동시성의 강도조절의 이점은 곡선의 양의 진동수독립동시성에 의존할 필요가 없다는 것이다.
만일 네모파 신호의 output가 오실로스코프의 input으로 누출된다면, 여러분은 네모파의 끝이 올라가거나 떨어지는 작은 “bug”를 볼 수 있을 것이다. 이 “bug”를 분석하는 방법은 강도조절에서 사용되는 것과 같다.
위상φ를 결정하는 마지막 방법은 음극선관의 스크린에서 V와 Q의 직접적인 비교를 만드는 것이다. 이러한 목적을 수행하기 위해서, 수평편향신호는 대부분의 오실로스코프들에 도입될 수 있다.
4. 논의
이번 실험은 RC Circuit를 구성하여 이 회로에 발생하는 Frequency Response를 고찰해보는 실험이다. 우리는 Oscilloscope를 준비하고, Lissajous Figure를 이용하여 φ를 측정한다. 또한 φ를 이론적으로 계산하여 실험값과 비교한다.
결과를 전체적으로 살펴보면 대략 High Frequency 일수록 큰 오차가 발생했음을 알 수 있다. 이러한 오차 발생 원인은 여러 가지가 있겠지만, 가장 발생하기 쉬운 것은 인간의 시각이 갖는 오차라고 할 수 있겠다. High Frequency 가 될수록 B는 A에 가까워지는데 이에 따라서 Lissagous Figure 는 원형에 가까운 형태를 띠게 된다. 따라서 Oscillope를 이용하여 인간의 시각으로 측정한 B 의 Voltage 값이 상대적으로 큰 오차를 갖는 것은 당연한 고찰이라고 여겨진다.
또한 2번째 Data( f = 610 Hz ) 의 경우 다른 측정값에 비해서 78 % 이상의 오차율을 갖는데, 이것은 유감스럽게도 기기의 눈금을 잘못 읽었다고 밖에 할 수 없겠다. 차후엔 좀더 신중한 측정을 필요로 할 것이다.
참고문헌
김상진 - 전기 전자 공학, 도서출판 동광
성균관대학교 출판부(2008) - 이공학도를 위한 물리학 실험
성백능 외 번역 - 기초물리학, 이우출판사
존 니콜슨 지음, 정상률 옮김(2004) - 에너지 이야기, 창조문화
중앙기상대(1995) - 한국의 태풍
Bernard Cohen의 저서, 조영석 번역 - 새물리학의 태동

키워드

물리,   물리학,   물리학실험,   운동법칙,   진동원리