충격흡수실험

목차

1 실험목적
2. 실험 내용 및 이론적 배경
3. 실험 장치 및 방법
4. 실험 결과 및 고찰
5. 결론

본문내용

가장 크다는 것을 알 수 있다.
2) 고찰
금속과 나무, 스펀지를 직관적으로 보면 스펀지의 충격흡수능력이 다른 재질보다 월등히 뛰어난 것을 알 수 있다. 하지만 데이터를 처리하여 결과를 내보는 과정에서 상당히 놀라운 사실을 알 수 있었다. 그것은 나무와 금속은 차이가 눈에 띄게 나는 반면, 나무와 스펀지는 금속과 나무에서 비해 차이가 거의 나지 않는 것을 알 수 있었다.
또한 외팔보를 변형시키는데 소요된 에너지를 보면 금속이 월등히 높은 것을 알 수 있다. 그리고 흡수 에너지와는 달리 나무와 스펀지도 어느 정도 차이가 나는 것을 알 수가 있었다.
실험 결과에서 나타내어지는 이 약간의 차이는 Pad가 너무 작은 면적을 가지고 있었고 모든 실험 자체가 작은 값들을 가지고 시행했기 때문이다. 실제에서 이용되어지는 차의 범퍼나 신발의 깔창 등의 충격흡수재질들은 더 넓은 면적과 큰 하중을 가지고 있다. 만약 실험을 실제와 비슷한 환경을 구현하여 한다면 더욱더 확실한 차이가 나는 결과값을 얻을 수 있을 것이다.
그리고 Pad의 질량은 무시하였다. 만약 Pad의 질량을 고려한다면 더욱더 신뢰성 높은 결과를 얻을 수 있을 것이다. 하지만 Pad의 질량은 가장 무거운 재료인 금속인 경우에 10g이 채 안되기 때문에 무시할 만한 수치라고 판단되었다.
5. 결론
Pad에 의한 충격 흡수 에너지에서는 나무가 금속보다 0.0002J만큼 더 에너지를 흡수하였고, 스펀지는 나무보다. 0.0001J 만큼 더 에너지를 흡수하였다.
외팔보를 변형시키는데 소요된 에너지는 스폰지부착시보다 나무부착시 0.0001J만큼 나무부착시 소요된 에너지가 많았고, 금속을 부착했을 때는 나무를 부착했을 때 보다 0.0002J 만큼 더 많은 에너지가 소요되었다. 이것은 충격후 외팔보에 얼마나 많은 충격량이 전달되었나를 나타내는 것이다. 즉, 충격흡수를 한 후에 얼마나 많은 에너지를 다음 재료에 전달하느냐의 문제이다. 이것은 충격흡수재료의 특징으로 빼놓을 수 없는 것이다.
에너지평가
외팔보로 흡수된 에너지
U2
0.0249J
충격량보존법칙에의해충격직후의속도
V2
0.59m/s
충격시추의속도
V1
0.83m/s
V1-V2
0.24m/s
실험시 충격직후의 속도와 충격시 추의 속도의 차이가 상당히 많이 나는 것을 알 수가 있다. 그리고 외팔보로 흡수된 에너지도 알 수 가 있다. 이것을 볼 때 실험시에 에너지 손실이 발생했다는 것을 알 수 가 있다. 이러한 에너지 손실에는 상당히 많은 부분들이 관여를 한다. 추가 위치에너지가 운동에너지로 전환되는 과정에서 실과 연결된 부분과 실의 마찰로 손실된 에너지, 추의 운동과정에서 발생한 추와 공기의 마찰에 의한 에너지 손실, 위에서 나타난 외팔보로 흡수된 에너지, 초기값들의 미세한 오차등이 있다.
결론적으로 충격흡수에 있어서 가장 뛰어난 성능 보이는 재질은 스폰지이다. 하지만 스폰지는 공학적으로 여러 가지 재료에 적합하지 않다. 그 이유는 너무 잘 변형되기 때문이다. 따라서 공학적 충격흡수 재료에서 나무가 제일 적합하다. 그 이유는 적당히 변형되면서도 충격흡수에서 있어서도 금속보다 뛰어난 특징을 보이기 때문이다. 금속은 공학적으로 여러 부분에서 사용되고 있지만 충격을 흡수하는 재료로는 적합하지 않다. 하지만 금속의 종류와 특정원소의 포함으로 금속을 가공하면 훌륭한 충격흡수재료가 될 수 있다. 그래서 실제에서는 금속으로 이루어진 충격흡수재료를 사용한다. 하지만 이번 실험으로 도출된 결과를 가지고 평가한다면 나무가 공학적으로 가장 적합한 재료이다.
실제에서도 차량의 충격흡수실험이 널리 알려져 있다. 그리고 고속도로의 가드레일과 신발의 충격흡수Pad, 핼멧등이 충격흡수시설의 대표적인 예로 알려져 있다. 이러한 실제와 유사한 실험을 하기 되어서 보고서를 쓰고 데이터를 처리하는 과정 내내 굉장히 재미있었다. 하지만 실제 데이터를 얻는 과정을 직접 목격하지 못한 것이 상당히 아쉬움으로 남았다.
[참고 문헌]
1.http://search.naver.com/search.naver?where=nexearch&sm=tab_jum&query=%uCDA9%uACA9%uD761%uC218
2.http://kr.blog.yahoo.com/sumloss/28030
3.서명 재료역학/저자명:Ferdinand P. Beer, E. Russell Johnston, John T. DeWolf [저]; 백태현 [외]공역. 데울프, 존 T. 존스턴, E. 러셀 백태현/출판사:서울;인터비젼, 2005

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