드리븐 하모닉 모션 어낼라이져 (DRIVEN HARMONIC MOTION ANALYZER) - 조화운동

목차

실험목적

실험이론

실험방법

실험결과

토의

참고문헌

본문내용

을 구분하는 실험6 을 이용한다. B값이 커브모양에 어떤 영향 을 주는지 측정한다.
(4) 액정 제동 부속품이 있다면, 그것을 위 실험의 제동의 어느곳에나 DHMA 기구를 사용할수 있다. 그리고 액정 점도의 수단처럼 B 결정에 사용할 수 있다.
8. 참고 도서
- 기초물리학 / 대학 물리교재 편찬위원회 / 범한서적주식회사
- 대학물리학 / 물리교재 편찬위원회 / 청문각
※결과 및 토의
Experiment 1 : Measuring the Spring Constant
spring 1 (가장긴 것) 처음길이 : 0.15m
질량(kg중)
나중 길이(m)
늘어난 길이(m)
탄성계수(N/m)
50
0.092
0.058
0.862
60
0.075
0.075
0.8
70
0.057
0.093
0.752
평균값
k = 0.804 (N/m)
spring 2 (중간길이) 처음길이 : 0.13m
질량(kg중)
나중 길이(m)
늘어난 길이(m)
탄성계수(N/m)
50
0.097
0.033
1.151
60
0.086
0.044
1.363
70
0.076
0.055
1.272
평균값
k = 1.383 (N/m)
spring 3 (가장 짧은것) 처음길이 : 0.155m
질량(kg중)
나중 길이(m)
늘어난 길이(m)
탄성계수(N/m)
50
0.136
0.019
2.631
60
0.131
0.024
2.5
70
0.126
0.029
2.413
평균값
k = 2.514 (N/m)
첫 번째 실험은 스프링의 탄성계수를 구하는 것이다. 먼저 실험에 적합한
스프링 3개를 선정했다. 그리고 제일 긴 스프링부터 실험을 시작하였다.
설치된 스프링의 처음 길이를 측정하고 50g의 질량을 매단 후 늘어난 스프링의
나중길이를 측정하여 스프링의 탄성계수 값을 구하였다.
( 50g의 질량은 저울로 측정한 것이다. ) 다음 10g 씩 두 번의 측정을
더 하여 탄성계수의 평균값을 구하였다. 그리고 다른 스프링으로
실험을 반복하여 3개의 탄성계수 값을 얻었다. 탄성계수 구하는 공식은
k = mg / x 이므로 위와 같은 값을 얻을 수 있었다. 실험을 할때 스프링
길이의 변형과 중간 중간에 손상된 부분이 있어 정확한 실험값을 얻을 수 없
었으리라고 짐작한다.
Experiment 2 : Measuring the Resonant Frequency
spring 1 질량 : 0.0051kg 탄성계수 : 0.804(N/m)
횟수
진동 주기(T)
오차율(%)
이론치(sec)
실험치(sec)
1
0.5
0.41
82
2
0.5
0.40
80
3
0.5
0.25
50
4
0.5
0.31
62
5
0.5
0.52
104
6
0.5
0.35
70
7
0.5
0.62
124
8
0.5
0.29
58
9
0.5
0.34
68
10
0.5
0.52
104
spring 2 질량 : 0.0051kg 탄성계수 : 1.383(N/m)
횟 수
진동 주기(T)
오차율(%)
이론치(sec)
실험치(sec)
1
0.381
0.18
47.24
2
0.381
0.10
26.25
3
0.381
0.32
83.99
4
0.381
0.25
65.62
5
0.381
0.32
83.99
6
0.381
0.28
73.47
7
0.381
0.26
62.24
8
0.381
0.31
81.36
9
0.381
0.26
68.24
10
0.381
0.30
78.74
spring 3 질량 : 0.0051kg 탄성계수 : 2.514(N/m)
횟 수
진동 주기(T)
오차율(%)
이론치(sec)
실험치(sec)
1
0.283
0.20
70.67
2
0.283
0.19
67.14
3
0.283
0.27
95.41
4
0.283
0.40
104.99
5
0.283
0.40
104.99
6
0.283
0.44
155.48
7
0.283
0.19
67.14
8
0.283
0.46
162.54
9
0.283
0.40
141.34
10
0.283
0.27
95.41
이번실험은 초당 질량의 진동 주기를 구하는 실험이다. 실험을 시작하기 전에
추의 질량을 구하고 1번 실험의 탄성계수를 대입하였다. 질량구하는 공식은
m = 0.05 / 9.8 이고 진동 주기 구하는 공식은 T = 2π/ 이다. 이식으로
이론치를 구하고 실험을 해서 얻은 값을 비교하였다. 이 실험이 성립되기
위해서는 스프링이 진동할 때 무상쇄, 무운전 조화진동이 일어나야 한다.
그러나 실험을 할 때 스프링이 튀어서 위에 부딪히기도 하고, mass bar가
Upper Mass Guide의 옆면에 부딪혀 감쇠운동이 되었다. 그래서 실험으로
구한 진동 주기가 이론치 보다 작게 나온것같다.
Experiment 3 : Extraneous Damping
초기값 : 0.085m
추 의 질량 : 0.0051kg 주기(T) : 0.79(sec) 진폭(mm)
실험
진동수
1
2
3
4
5
6
10
59
76
51
46
73
74
20
35
54
18
29
52
51
30
15
34


33
31
40

19


21
18
이 실험은 진동 운동하는 물체의 공기저항이나 다른 마찰원으로 인해
감쇄운동이 일어나는 것을 측정하는 것이다. 감쇄 방정식은
x = Ae-(B/2m)tsin(wt+θ) 이고 주기 운동에서 진폭은 시간의 흐름에
따라 인수 e-(B/2m)t에 의해 감소한다. 진동의 주기를 관찰하는 실험인데
10번을 한번으로 보고 실험을 하였다. 생각보다 진동수가 적어서 실험을
정확히 할 수 없었다. 스프링의 이상때문인 것 같다.
Experiment 4 : Ampltude Versus Driving Frequency
Driving Frequency(Hz)
진 폭 (mm)
0.5
2 4
0.6
2 5
0.7
2 7
이 실험은 주파수와 진폭간의 관계를 알아보는 실험이다. 주파수는
0.5Hz부터 0.7Hz까지 측정할 수 있었다. 우선 스프링의 이상도
있겠지만, 기계뒷부분 Drive기능을 하는 줄이 노끈으로 연결되어 있어
마찰이 심해 실험이 정확하지 않은 것 같다. 또 매듭이 걸려 있어
정확한 실험을 할 수 없었다.
- 참고 도서
- 기초물리학 / 대학 물리교재 편찬위원회 / 범한서적주식회사
- 대학물리학 / 물리교재 편찬위원회 / 청문각

키워드

조화운동,   훅의법칙,   파동,   맥놀이법칙,   harmonic motion