2010. 1학기 경북대학교 IT대학 - 기초전자물리학실험1 실험 결과보고서 : 전자공학센서 활용 및 실험 데이터 분석(공통2)

목차

1. 실험 목표
2. 실험 배경 요약(교재와 참고문헌 활용)
3. 실험 장비 및 재료
4. 실험 과정 및 실험 구성도 요약
5. 실험 및 결과 분석, 검토, 결론.
6. 실험 목표에 대한 자기평가

본문내용

온도센서와 Vernier사 Logger Pro 3를 이용해 데이터를 수집한다.
8)전류센서 및 전압센서와 Vernier사 Logger Pro 3를 이용해 데이터를 수집한 다. (*주의 : 전류는 원래 단락된 자리를 비집고 들어가서 측정하므로 반드시 회로에 직렬 로 연결하여하 한다. 이를 지키지 않으면 전류센서가 망가진다.)
9)자장센서 및 Vernier사 Logger Pro 3를 이용해 데이터를 수집한다.
북-남-서-도 방향이 확인되는지 실험해 보고 또 원형 소형 자석의 자장을 측정한 다. 주의 : 10cm 이내로 근접시키지 말아야 한다.
(자장도 벡터이기 Eopans에 측정 방향을 잘 고려하여야 한다.)
10) 빛 센서 및 Vernier사 Logger Pro 3를 이용해 데이터를 수집한다.
측정 시 광센서에 있는 공량 측정 범위 스위치(3가지 모드 중 1개 선택)를 적절히 선택하 여 측정범위가 벗어나지 않게 다양한 광량을 측정한다.
②실험2.B Logger Pro 3를 이용한 데이터 분석
1) <기본분석법>
-Examine : “빛 센서 측정 결과 파일”을 “Examine"기능으로 마우스 이동으로 다이알로그 박스내의 값으로 나타남을 확인하고 그 결과를 파일로 기록한다.
-Interpolate : “자장 센서 측정 결과 파일”을 “Interpolate"기능으로 비 측정치에 대하여 내/외삽이 됨을 확인하고 그 결과를 파일로 기록한다.
-Tangent : “운동 센서 측정 결과 파일”을 “Tangent" 기능으로 분석한다. 마우스를 위치 그래프에 이동시키면서 기울기 값이 바로 나타남을 확인한다. 이 값이 거리의 시간 미분인 속도 값과 일치하는지 확인하고 그 결과를 파일로 기록한다.
-Integral : “가속도센서 측정 결과 파일” 을 “Integral"기능으로 분석한다. 마우스를 가속도 대 시간 그래프에 원하는 범위를 선택하여 시간에 대한 적분 값을 구한다. 가속도의 시간 적분 즉 구간의 속도가 나오는지 확인하고 그 결과를 파일로 기록한다.
-Statistics : “힘 센서 측정 결과 파일”을 “Statistics”기능으로 분석한다. 마우스를 힘 대 시간 그래프에 원하는 범위를 선택하여 통계 값을 구한다. 그 결과를 파일로 기록한다.
-“Linear fit"기능으로, 분석 대상 그래프의 선형성을 확인할 수 있다.
-curve fit : “진자의 가속도센서 측정 결과 파일”을 “curve fit"기능으로 분석한다. 가속도 대 시간 그래프에서 ”Sine" 함수 -> “Try Fit"로 fitting 하여 fitting의 정확도를 분석한다. 그 결과 진자 추의 가속도의 진폭과 각 주파수를 파일로 기록한다.
-‘Model" 기능을 이용해 y= Ax^2+Bx+C의 A,B,C를 바꾸어가며 근을 구해보고 판별식 추정결과와 비교한다.
2)<계산식에 의한 분석법>
-“운동에너지”의 시간에 따른 그래프를 구하여 파일로 기록한다
.
3)<사진분석법> 오실로스코프 화면 사진을 사용.
-“가로축 시간 분석”을 활용하여 사인파의 주기를 구한 후 파일로 기록한다.
-사인 파형을 Curve Fitting 하여 그 특성을 분석 후 각 주파수를 구한다. 이 값과 앞에서 구한 주기를 “각주파스=2*pi/주기”를 이용하여 서로 비교한다.
4)<비디오 분석법>
-“자유낙하 비디오”를 샘플링하여 Curve fitting한 후 분석한다
5. 실험 및 결과 분석, 검토, 결론
①실험 2.A 센서활용 : 물리량센서를 이용한 측정
손전등
검은종이
실내조명등
라이터불빛
6833.4 lux
2.1 lux
2336.4 lux
518.9 lux
②실험2.B Logger Pro 3를 이용한 데이터 분석
실험 과정대로 각각의 기능을 각각의 자료에 적용해 보고 확인하였다. 먼저 각각의 기능을 교재가 지정한 각각의 그래프에 모두 적용해 보았음을 미리 밝혀둔다. 적용 결과를 파일로 저장하라고 하였으나, 적용해 보았음을 보고서에는 표시해야 겠고,
각각의 적용그래프 모두 보고서에 첨부하는 것은 실험 목적상(분석법의 익힘) 비효율적인 것 같아 자장센서(+방향측정)그래프에 모든 기능을 적용하여 첨부한다.
이번 실험을 통해 정적분기능부터 그래프 fitting 기능까지 다양한 기능이 있음을 알게 되었다. 앞으로 실험을 할 때 보다 편리하고 빠르게 Logger Pro3를 이용할 수 있을 것 같다.
-"Model"기능으로 y= Ax^2+Bx+C의 A,B,C를 바꾸어가며 근을 구했으며 판별식 추정결과와 비교하였더니 일치하였다.
2)<계산식에 의한 분석법>
교재의 예를 통해 충분히 학습할 수 있었다. 실제 실험에서도 계산식에 의한 분석법은 많이 쓰이는 분석법인 것 같다.
3)<사진분석법> 오실로스코프 화면 사진을 사용.
-가로축 시간 분석 및 파형 특성 분석-
-세로축 전압 분석-
주기 = 2*pi/각주파수(0.03089)=204.7microsec 이므로 앞에서 구한 주기 205.1 microsec 와 거의 비슷하다. 약간의 오차는 샘플링 자체가 마우스로 한 작업이고 정확한
측정값은 사진에 주어져 있지 않기에 생긴 듯 하다. 하지만 사진으로 한 분석치고 꽤 비슷한 주기 값을 구할 수 있어서 흥미로웠다.
4)비디오분석법
2차함수 y=At^2+Bt+C 와 Curve fitting한 결과 2차함수와 결과 값이 너무도 잘 일치하였다. 이리도 정확히 일치하는 것을 보고 깜짝 놀랐다. 비디오 분석법도 그 과정만 정확하게 실험을 실시한다면, 무척 정확한 분석이 가능함을 알게 되었다.
6. 실험 목표에 대한 자기평가
물리량 측정용 센서로 물리량을 측정하는데 큰 자신감을 얻게 되었다. 또 측정한 물리량을 보다 정확하게 또 빠르게 분석하는 방법을 배우게 된 실험인 것 같다. 특히 Logger Pro 3 의 8가지 기본분석법과 계산식에 의한 분석법, 사진 분석법 및 비디오 분석법을 수행할 수 있게 되어 자신감이 많이 붙은 것 같다. 오차를 최소화하고 다양한 센서를 이용해 실험데이터를 측정하여 확인하고자 하는 내용을 추려낼 수 있는 능력. 아직 부족하지만 더욱 노력하여 보다 정확하게 보다 빠르게 기초전자물리학실험을 수행할 수 있는 ‘나’를 만들어야겠다.

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