기초전자물리학실험 예비보고서 유체압력, 파스칼법칙, 토리첼리법칙, 아르키메데스 원리(

소개글

기초전자물리학실험 예비보고서 유체압력, 파스칼법칙, 토리첼리법칙, 아르키메데스 원리(에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1 실험 목표

3 예비 문제

4 실험 내용의 정리와 이해

본문내용

스쿠버가 사용하는 물깊이계의 원리를 조사 보고하라.
마리아나 해구이다. 깊이는 10924M 이다. 따라서 수압은 9.81*10924*1 (물 밀 도가 1이므로 누르는 단면적을 1로하고 깊이가 10924이므로 질량도 10924이 다.) 따라서 수압은 107.164hPa이다.
2) 성체 기린이 심장에서 머리까지 피를 보내기 위해 심장에서 얼마의 압력으로 펌프질 해야 할까?
기린의 혈압은 160~260mmHg, 760mmHg = 101.3hpa이므로 34.655hpa이다
3) 질량 60kg인 사람의 몸무게로 질량 1,000kg 자동차를 들어 올리는 수압 프레스를 설계하라.
4) 수평으로 초기속력 로 던진 물체의 궤적 을, 포물체의 궤적 관계식 식 (3.9)에 =0를 대입하면 가 된다. 키 150cm인 소년이 허리 높이(키의 절반 높이)에서 물총을 수평으로 쏘았더니 150cm전진하고 땅바닥에 닿았다. 토리첼리 법칙을 이용하여 물총출구의 초기속력과 물총 내부의 압력을 구하라. 또 물의 궤적을 스케치하라.
v= 따라서 v는 3.83m/s이 나온다. 물총의 압력은 (물의 밀도는 1) 따라서 물총의 압력은 7.33pa이 나온다.
5) 유체의 밀도에 비하여 물체의 밀도가 작아야 물체가 유체에 뜬다. 나무는 물에 뜨나 철은 가라앉는다. 철로 배를 만들어 물에 띄울 수 있는 원리를 아르키메데스 원리로 설명하라.
쇠로 만들어진 배지만 그 부피의 측면에서 보아 밀도를 구하면 물보다 충분히 작아 질 수 있기 때문에 물에 뜨게 되는것이다.
6) 본인 몸의 공기 중 부력은 얼마일까? 이 부력 때문에 무게(중력 크기)로 측정한 몸의 질량에 생기는 오차는 얼마일까?
공기의 밀도=0.0013kg/L, 사람 밀도=1.03g/cm 몸무게 70kg
사람 부피=0.06796 부력=B=0.0013kg/m9.8m/s0.06796[m]=0.00086581
부력이 매우 미미하나 존재는 함
7) 사해에서는 사람 몸이 뜬다는데 사해 물의 밀도를 조사 보고하라. 사람 몸이 사해 물에 떠 있을 때 사람 몸의 몇 %가 물속에 잠겨 있을까?
사해의 밀도 1.17g/cm 사람의 밀도 약 1.02g/cm
사람의 대략적인 부피를 계산해보면 70kg=1.02g/cm * V
V=68627.5
= =60415.66cm
약 88%가 잠겨 있다.
8) 토리첼리 법칙에 의하면 유체의 깊이가 일정하면 토출속력이 일정하다. 일정한 크기 구멍에 일정한 속력으로 유체가 토출되면 단위시간당 토출되는 유체의 양은 일정하다. 이 원리를 이용하여 1[분]에 0.1[ml] 토출되는 물시계를 설계하라.
3번과 8번은 문제를 잘 이해하지 못하였습니다.
4 실험 내용의 정리와 이해
A) 유체의 깊이에 따른 압력
①8.1의 실험 구성도를 구성한다.
②압력센서의 센싱부에 타이곤 튜브를 끼우고 튜브 끝을 아크릴막대기 끝에 절연테 이프로 고정한다.
③비커에 물을 3/4정도 채우고 튜브 끝을 물속에 넣어서 물의 깊이 h에 따른 압력 p(h)를 구한다.
④깊이에 따른 압력 관계식의 성립여부를 확인한다.
⑤이미 알고 있는 물의 밀도와 중력가속도 크기로 계산한 비례계수와 비교해 상대오차를 구한다.
⑥압력센서로 대기압을 측정한다.
-예상결과
깊이가 깊어질수록 유체의 압력은 높게 나올 것이라고 예상된다.
B) 파스칼 법칙
①아래의 실험 장치도를 구성하라.
②작은 주사기 피스톤 손잡이에 힘센서1의 센싱부를 누른다.
③Logger pro 3 주화면에 기록된 데이터와 그래프에서 파스칼법칙의 성립여부를 확인.
④배력기 기능을 확인하고 배력비가 피스톤 단면적 비와 일치하는지 확인한다.
-예상결과
직접 실험을 하면 확실히 알 수 있을 것 같다. 그러나 배력기의 기능에 대하여 모르는 것이 있으므로 실험하기전에 준비해가면 좋을 것 같다.
C) 토리첼리 법칙
①아래의 토리첼리 법칙 실험 장치도를 구성하라.
②물 방출 장면을 비디오로 찍는다.
③Logger pro 3 의 비디오 분석법을 통해 토리첼리 법칙을 확인한다.
Logger pro 3의 사진분석법으로 토리첼리 법칙을 확인한다.
-예상결과
방출되는 물의 궤적으로 보아 토리첼리의 식이 만족할 것으로 보인다.
D)아르키메데스 원리 : 유레카
①아르키메데스 원리 측정 실험 장치도를 구성한다.
②추의 지름과 높이를 측정기록하고 물에 완전히 잠기나 바닥이나 벽에 닿지 않게 물속에 매달아 설치한다.
③저울에 지시한 무게, 즉 부력을 측정하여 기록한다.
④위의 과정에서 측정한 값들로 원기둥의 부피를 구해서 물의 밀도를 곱한 다음 물 의 같은 부피 무게를 구한다.
⑤위의 부력과 부피가 같은 물의 힘이 일치하는지 확인하고 상대오차를 구하고 아 르키메데스의 원리를 확인하라.
-예상결과
아르키메데스 원리를 잘 이해하지 못하고 있어서 직접 실험해보아야 알 것 같다.
E) 아르키메데스 원리를 이용한 물체의 밀도 측정 실험 : 가짜금관판별법
①그림 8.5의 아르키메데스 원리를 이용한 물체의 밀도 측정 실험장치도를 구성한 다.
②1번시료(철조각)의 질량을 기록한다.
③비커에 물을 채우고 저울위에 올린다음 영점보정한다.
④준비한 시료를 낚시 줄로 매달아 물속에 설치한다.(벽이나 바닥에 닿지 않게)
⑤저울에 지시한 무게(1번물체의 부력)를 측정기록한다
⑥실험과정1)에서 측정한 부력에 물의 밀도로 나누어 물체의 부피를 구한다.
⑦물체의 부피와 질량으로부터 물체의 밀도를 구하고 같은 재질의 밀도와 비교하
상대오차를 구한다.
⑧나머지 시료 2-5번에 대해 실험을 반복 수행한다.
-예상결과
질량 측정과 부피측정은 여러 가지 요인 때문에 정확히 측정되지 않기 때문에 오차가 좀 있을 것 같다.
F) 아르키메데스 원리를 이용한 얼음의 밀도 측정 : 빙산의 일각
①그림 8.6의 아르키메데스 원리를 이용한 얼음의 밀도 측정 실험 구성도를 구성라
②비커에 물을 채우고 직육면체 얼음덩어리를 넣는다.
③얼음이 잠긴 부피와 전체부피를 구하고 아르키메데스 원리를 적용하여 얼음의 밀 도를 구한다.
④빙산의 일각을 실감하고 북극과 남극의 얼음이 녹게 되는것에 적용을 해본다
-예상결과
빙산의 밀도와 부피를 눈으로 직접볼수 있는 실험이 될 것 같고 얼음이 녹으면 물의 부피는 그대로 일 것이다.

키워드

기초,   전자,   물리,   실험,   보고서,   예비,   기계,   화학