[기계공학실험] 힘측정실험

소개글

[기계공학실험] 힘측정실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 목적

2. 이론

3. 실험방법

4. 결과

본문내용

c-1의 실험값만이 오차가 50%이상 발생하였고 그 외 c-2, c-3, c-4의 실험값을 관찰해보면 1%~2.6% 사이로 모두 그 오차가 무시할만한 수준이었다고 볼 수 있다.
c-1에서 50%이상의 오차가 발생한 이유는 물론 여러 가지 이유가 있을 거라 예상된다. 일단 예상되는 오차를 하나하나 나열해보면 아래와 같다.
1) 고정저항의 저항이 120Ω으로 나와 있지만, 측정해본 결과 117.2~118까지 다양했었다. - 이론값의 고정저항 값들을 통하여 보정이 되기에 50%이상의 오차가 발생한 이유로는 적절하지 않다.
2) 측정기기의 오차. - 측정기기에서 오차가 발생했다면 2,3,4번 실험에서도 더 많은 오차가 발생했어야 한다.
3) 브릿지 회로를 구성하는데 많은 전선이 사용되었으므로 합선 등의 문제. - 50%이상의 오차가 발생된 이유로 가장 타당하다고 생각된다.
이 외에도 여러 다른 이유로 인해 오차가 발생했을 것이다.
c-1에서 오차가 많이 발생했지만, c-2,3,4의 값과 비교되는 좋은 예라고 생각된다.
-브릿지 회로의 많은 전선-
실험.2 - 온도변화에 따른 저항 변화.
※수정된 실험 방법(실험장치인 스트레인 게이지의 고장으로 힘 측정 불가)
1) 고정 저항 4EA 측정
2) 회로 구성 후 Vbd 측정
3) R2 온도 변화 후, Vbd 측정
4) Vbd와 Vbd'의 전위차 확인 및 분석
5) Vbd'의 전위차 결과를 통해 R2'값 구하기
-이론 계산
a. 고정저항 (120Ω)
1
118.1
2
118.4
3
117.7
4
118.1
b. 공급전압
5V
c. 회로 구성 후 Vbd
Vbd=-0.0mV
d. R2 온도 변화 후 Vbd'
Vbd'=-0.0116mV (전위차 감소)
e. Vdc및 Vbc 값 계산
Vdc=2.495759mV
Vbc=2.484159mV
f. R2' 계산 결과
R2'=116.6128Ω
※ R2'의 계산 과정
위의 계산식을 통하여 Vbc, Vdc를 구한 후 측정 된 Vbd'를 이용하여 R2' 계산.
실험.2 고찰
- 이 실험은 R2의 온도 변화를 통해서 저항 값이 어떻게 변화하고 저항 값이 변함에 따라 전위차가 어떻게 변화되는지를 알아보는 실험이었다.
사용된 수식 및 회로는 모두 실험.1 에서와 같았으며 온도에 변화를 주면서 변화되는 저항, 전위차를 알아보았다.
라이터로 R2를 달구어 온도를 높였더니 원래 0.0V였던 전위차가 -0.0116V로 변하였으며 이 값은 측정기기의 극을 바꾸어 주면 +값으로 바뀔 수 있으므로 전위차가 0.0V에서 0.0116V로 증가하였다고 할 수 있다.
Vbd의 전위차가 증가 한 이유를 알아보기 위하여 R2'값을 계산해보았더니
초기 R2 값은 118.4Ω 이었지만 불로 달구어진 R2' 값은 116.6Ω 로 감소하였음을 알 수 있었다.
따라서 불로 달구어짐에 따라 저항 값이 감소하였고, 저항 값이 감소함에 따라 전위차가 더 커졌다고 결론지을 수 있다.
실험.3- 휘스톤 브릿지의 밸런스 실험 + 힘 측정 실험300g
18.55mv
500g
29.08mv
700g
42.13mv
1kg
63.20mv
a. 측정된 결과가 이론적으로 합당한 결과인지 확인.
7.06667E-06
-0.29256
[300g , 18.55mv]
1.10781E-05
-0.458633
[500g , 29.08mv]
1.60495E-05
-0.66445
[700g , 42.13mv]
2.40762E-05
-0.996754
[1kg , 63.20mv]
※엑셀 이용하여 계산.
[4*(전압)*(10^(-3)))] / [2.1*5*1000]
[위의 값*(6.9*(10^10))*0.04*0.003*0.003] / [6*0.1]
실험.3 고찰
-실험.3의 경우 위에서 말한 바와 같이 스트레인 게이지가 고장나서 실험을 진행하지 못하였다. 하지만, 조교님께서 주신 측정값을 통하여 검토 과정을 실시해봤는데, 300g, 500g, 700g, 1kg에서 모두 그 값이 10^3만큼 작게 검토되었다. 따라서 조교님께서 주신 측정된 전압 값은 모두 mV가 아닌 V로 측정되었다는 것을 알 수 있다.
-300에 가깝게 계산되어야 하는 300g의 경우 -0.29256 즉, 10^3만큼 곱해줄 경우 -292.56이 되어 그 값이 유효하게 되고, 500g, 700g, 1kg에서 모두 10^3만큼 곱해줄 경우 계산 값이 유효하게 되어 검토가 된다.
따라서 검토를 통하여 알게 된 사실은 조교님께서 주신 값은 mV의 단위를 갖지 않고 V의 단위를 갖는 다는 것이다.

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힘측정실험 ,   힘,   측정,   실험,   기계공학실험,   기공실