부경대 일반물리실험 예비리포트 모음

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목차

* 데이터 처리 및 보고서 작성법 *
<실험 1> 오차론 및 길이의 측정
<실험 2> 비탈면에서의 가속도 측정
<실험 3> 포물체운동
<실험 4> Newton의 제2법칙(역학수레)
<실험 5> 역학적 에너지보존(탄동진자)
<실험 6> 회전 운동 (구심력)
<실험 8> 관성모멘트 측정
<실험 9> 중력가속도 측정(Borda 진자)
<실험 10> 단조화 운동
<실험 11> 현의 진동(정상파)

본문내용

하는 답에 근거를 제시하시오.
◇ 진자의 운동방정식을 세우시오.
◇ 진자의 각주파수는 어떻게 되는가?
◇ 물리진자란 무엇인가?
◇ 진자가 물리진자라면 운동방정식과 각주파수는 어떻게 달라지는가?
◇ 위에 주어진 식을 정리하여 중력가속도에 대한 일반식을 유도하시오.
<그림 1> Borda 진자
다. 실험방법
평형조절 실험
<그림1>의 C에 해당하는 받침판을 1.6m 높이가 되도록 하여 고정시킨다.
받침 날에 붙어 있는 진자 지지철사 고정나사를 풀어 진자와 받침 날을 분리시킨다.
받침 날만 고정판 위에 있는 받침 날 홈에 얻는다.
받침 날을 약간 흔들어 10회 진동시간을 측정하여 주기 를 구한다.
진자에 부착된 철사가 1m 가 되도록 하고, 그 철사를 받침날의 추지지 고정나사에 넣어 고정시킨다.
진자 꼬지에서 위로 1cm 되는 곳에 진자 연직면과 5°이내 진동하도록 준비된 실로 묶어 오른 쪽으로 잡아당긴다.
성냥불로 철사 가까운 오른쪽 실을 태워 진동시킴과 동시에 초시계를 누른다.
진자의 10회 진동시간을 측정하여 주기 를 계산한다.
위에서 측정한 와 가 같다면 본 실험을 진행하고, 같지 않다면 받침날에 부착된 이동 나사추를 위 아래로 움직이면서 ～ 과정을 반복한다.
⑩ 이동나사 추에 의해서도 가 되지 않으면 철사의 길이를 조금씩 늘이거나 줄이면서 ～ 과정을 반복한다.
중력가속도 측정
⑪ 가 되면 받침날에 철사가 달린 진자를 고정시킨다.
⑫ 200번 진동하는 동안 주기를 측정하며 10회 간격으로 연속하여 매번 측정한다.
⑬ 받침날 끝에서 진자 바로 위까지의 길이 을 측정한다.
⑭ 진자의 직경을 캘리퍼스로 측정한다.
⑮ 진자의 길이를 변경하여
다. 유의사항
◇ 회전부 및 철사가 진자의 움직임에 영향을 주지 않도록 한다.
<실험 10> 단조화 운동
가. 학습목표
◇ 질량과 용수철로 되어 있는 계의 진동에 있어서, 진동주기와 용수철 상수 및 질량의 관계를 명확히 이해시킨다.
나. 실험 전 알아보자
◇ 진동이란 무엇인가? 그리고 SHO를 설명하시오.
◇ 주기, 주파수, 진폭에 대해 설명하시오.
◇ 훅의 법칙이란?
◇ 용수철 상수를 정의하고 측정할 수 있는 방법을 설명하시오
◇ 용수철 진자의 운동방정식을 세우시오.
◇ 운동방정식의 해를 구하고 각주파수와 주기의 일반식을 표현하시오.
<그림 1> 단조화 운동실험 장치
다. 실험방법
용수철 상수 측정
① Force Sensor를 스탠드에 고정시킨다.
② 용수철만을 매달고 초기상태의 길이를 측정하여 기록한다.
③ Xplorer GLX에 Force Sensor을 연결하고 Data Studio를 실행시킨다.(그래프의 좌표를 힘-변위 그래프로 변경한다.)
④ mass hanger를 포함한 일정 질량의 추를 용수철에 달고 초기상태에서 늘어난 길이를 입력한다.
⑤ mass hanger의 추를 추가하여 질량을 증가시키면서 초기상태의 길이에서 늘어난 길이(나중길이-초기길이)를 입력한다.
⑥ 측정을 6～7회 반복하면 입력을 중지하고, 그래프로 나타낸다. 이때 그래프의 기울기를 확인하고 이 값을 용수철 상수로 기록한다.
단조화 진동실험
① 용수철을 매단다.
② 용수철 끝의 mass hanger에 추를 연결한 후, 용수철이 늘어나지 않도록 가만히 잡는다.
③ Xplorer GLX에 Motion Sensor을 연결하고 Data Studio를 실행시킨다. Motion Sensor는 추의 수직 방향의 아래에 놓이게 둔다.
④ 추를 놓고 자유롭게 진동하도록 한다.
⑤ Data Studio의 모니터에 나타나는 주기파형에서 10사이클에 대한 소요시간을 구하여 주기 및 주파수를 산출한다.
⑥ 식에 의해 이론적으로 구해지는 주기 및 주파수와 비교한다.
⑦ 추의 질량을 증가 또는 감소시키면서 ②～⑥의 과정을 반복한다.
다. 유의사항
◇ motion 센서와 mass hanger 가 최소 40cm 이상이 되도록 너무 무거운 추를 달지 않도록 주의한다.
◇ 추의 질량이 너무 가벼우면 진동시켰을 때 추가 튕겨져 나가므로 주의한다.
<실험 11> 현의 진동(정상파)
가. 학습목표
◇ 현의 진동을 관찰하여 정상파를 이해하고 초기 조건 및 경계 조건의 요인에 따른 관계를 확인한다.
나. 실험 전 알아보자
◇ 선밀도, 면밀도, 체적밀도에 대하여 정의하고 설명하라.
◇ 현에서 파동의 속도를 결정하는 요인은 무엇인가? 일반식을 표현하시오.
◇ 정상파를 정의하시오.
◇ 배와 마디(또는 마루와 골)을 설명하시오. 파장은 어떻게 나타나는가?
◇ 파동의 속도를 파장과 진동수, 주파수로 표현하시오.
◇ 양 끝을 고정시킨 경우와 한쪽이 자유로운 경우 나타날 수 있는 정상파의 형태를 설명하라.
<그림 1> 현의 진동 실험 장치
다. 실험방법
① 적당한 길이의 줄을 잘라 길이와 질량을 측정하여 밀도를 계산한다.
② <그림 1>과 같이 Support rod와 Clamp에 달린 Pulley에 줄을 연결한다. Pulley 쪽에는 mass hanger를 달아 일정량의 추를 올린다.
③ Support rod쪽에 Mechanical Driver를 놓고 줄의 높이를 조절하여 진동하는 부분에 줄이 물리도록 조절한다.
④ Mechanical Driver에 Function Generator를 연결한다.
⑤ 전원을 넣을 때 초기 설정 주파수(유의사항 참조)에 주의하여 낮은 주파수(5～10Hz)에서 정상파가 일어나는 주파수를 찾아 기록한다. Amplitude는 적당히 조절한다.
⑥ 주파수를 증가시켜가며 나타나는 정상파를 찾아 기록한다. 이때 정상파의 모드에 주의하여 모드의 차수를 구분하여 기록한다.
⑦ Pulley 쪽 줄에 매달린 추의 질량을 바꿔가며 ⑤～⑥의 과정을 반복하여 실험한다.
라. 유의사항
◇ Function Generator는 전원을 넣을 경우 주파수가 초기 1000Hz로 설정되므로 전원을 넣기 전 Amplitude를 최소로 낮추고 전원을 넣고 주파수를 낮춘 후(약 10～20Hz) Amplitude를 높여 실험한다.
◇ 현이 좌우로 진동하지 않도록 각 실험 장치를 일직선으로 맞춘다.
◇ 정상파는 진동이 가장 클 때 이며, 또한 전체적인 파동의 모습이 찌그러지지 않은 상태여야 한다.

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