달걀낙하 논문

소개글

달걀낙하 논문에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 서론
1. 연구의 필요성
2. 연구목적 및 문제

Ⅱ. 본론
1.실험 규정
2.실험 조건
3.물리학적 기본 이론
4.설계 계획
5.설계 과정
6.제작 과정

Ⅲ. 결론
1. 결과 및 결과 분석
2. 느낀점
3. 참고

본문내용

운동에너지는 감소한다. 이렇게 위치에너지가 증가하면 운동에너지가 감소하고, 운동에너지가 증가하면 위치에너지가 감소하는 것을 역학적 에너지의 전환이라고 한다.
역학적에너지 보존법칙
역학적에너지가 서로 전환될 때, 마찰이나 공기의 저항 등으로 손실되는 에너지가 없다면 감소하는 양과 증가하는 양은 항상 같다. 따라서 물체가 가지는 위치에너지와 운동에너지의 합인 역학적에너지는 일정하게 유지되는데, 이를 역학적에너지 보존법칙이라 한다.
위의 구조물의 예를 들어 보자. 지면에서 위치에너지는 0, 운동에너지는 T라고 하고, 최고 높이에서 위치에너지는 V, 운동에너지는 0이라고 하자. 이때 역학적 에너지 보존에 의해 T와 V는 같다. 즉, 지면에서 운동에너지의 형태이던 역학적 에너지가 높이가 높아지면서 점점 위치에너지로 형태를 바꾸어 최고 높이에서는 모두 위치에너지가 된 것이다.
만약 구조물에 공기저항이 발생한다면 역학적 에너지의 일부가 운동에너지에서 위치에너지로 바뀌다가 다시 위치에너지로 바뀌면서 끊임없이 변하면서 낙하한다. 그러므로 역학적 에너지가 보존되지 않는다. 하지만 이렇게 끊임없이 변하여도 결국엔 에너지와, 위치에너지의 총량은 일정하게 유지된다. 어차피 높이가 똑같은 곳에서 계속 낙하하기 때문이다.
이렇게 역학적 에너지가 보존되지 않을 때에도 에너지의 총량은 일정하게 유지된다.
그러므로 외부적 영향을 거의 받지 않으므로 구조물이 정보관 8층 높이에서 땅으로 도착했을 경우 충격량을 최소화 하는게 KEY POINT 이다.
C - 충격량 공식
충격량은 작용한 힘과 시간의 곱으로 나타내며, 물체의 운동량의 변화량과 크기와 방향이 같은 벡터량이다. 운동량의 변화량이 곧 충격량이므로운동량을 p로 나타낼 때,충격량은 다음과 같다.
위 식에서 알 수 있듯이 충격량의 방향은 힘의 방향과 같고,크기는 작용한 힘의 크기가 클수록, 그리고 작용시간이 길수록 크다. 반면 충격량이 일정한 경우에는 시간이길수록 충격량이 작아진다.
설계 계획
위의 이론들을 적용하여 달걀을 깨지지 않게 하기 위해서는 충격량을 최대한 줄이는 것이 관건. 충격을 최소화 할수 있는 재료는 고무줄과 빨대가 유력하므로 나무젓가락은
구조물을 고정 시키는 재료로만 사용하고, 기본 토대는 빨대에 계란을 감싸는 것으로
구조물 2개를 설계하기로 했음.
설계 과정
구조물 재료(낙하 장치 1대 소요기준)
제작 과정
구조물 1
빨대 10개로 계란을 감싼후 빨대 사이로 나무젓가락을 끼워 넣어 계란이 낙하할시 밖으로 빠져나오지 못하게 고정시켰고, 충격량을 최소화 하기 위해서 기본 토대를 빨대로만 사용하였다. 그리고 구조물이 낙하할시 나무젓가락은 부숴 진다는 가정하에 만들었으며, 의도한 바는 낙하했을시 비록 나무젓가락은 부숴 지지만 , 그 나무젓가락이 충격을 받고, 빨대안에 있는 계란은 깨지지 않게 하기 위함이다.
구조물 2
나무젓가락으로 피라미드 구조물을 만든후 다시 , 구조물 1의 형태와 비슷하게 계란을 감싸는 구조물을 만든후 , 고무줄과, 빨대로 피라미드의 제일 위쪽인 모서리 부분에 계란을 감싼 구조물을 고정시키는 형태로 만듬. 계란을 감싼 구조물이 피라미드 구조물 안에서 떠 있기 때문에 낙하했을시 피라미드 구조물은 충격을 받겠지만, 빨대로 감싸진 구조물은 충격을 받지 않겠다는 가정하에 제작 하게되었다.
결 론
결과 및 결과 분석
결과
구조물 1
정해진 원안에 들어가지 못하고 낙하하는 동시에 계란이 빠져 나오진 않았지만
구조물 안에 계란이 충격을 버티지 못하고 깨져 버림.
빨대로 계란을 감싸서 충격량을 최소화 시킨 것 엔 문제가 없는 것 으로 판단 했지만, 나무젓가락 을 고정시키는 축 으로 사용한것이 오히려 낙하 함과 동시에 충격량을 더 크게 만들어서 계란이 깨진 것으로 추측. 남들이 다 하는 피라미드 형태에 벗어나서 간단하면서도 창의적인 아이디어로 다가서려고 했지만 , 큰 성과를 거두진 못했음.
구조물 2
원안에는 들어갔지만 낙하함과 동시에 구조물이 충격을 버티지못하고 옆으로 살짝 빗겨나가면서 구조물 안에 있던 계란이 깨짐. 안타깝게 정해진 원 테두리에 걸쳐졌지만 노른자가 아예 원 밖으로 빠져 나갔기 때문에 점수는 획득 하지 못함.
이 구조물에서 빨대로 감싼 구조물을 피라미드 구조물의 제일 위쪽인 모서리 부분에 고정시킨것이 오히려 실패의 원인이 되었다. 낙하할 때 구조물이 회전 하면서 우리가 바라던 피라미드의 맨밑 면으로 낙하하지 못하고 이상한 면으로 낙하하면서 구조물이 다시 튕겨 나왔다. 계란도 피라미드 구조물 안에 떠있긴 했지만, 충격을 흡수하진 못했다. 경우의 수를 더욱더 생각해서 , 어떤 면으로 구조물이 낙하하던지
모든 면에서 충격량을 최소화 할수있는 구조물을 만들어야 완전히 계란을 보호할수 있다고 생각 했다.
느 낀 점
계란 낙하라는 실험을 하면서 , 과학적 이론, 수학적 공식, 외부의 영향력에 따른 가속도 , 속도 변화, 충격량 , 위치에너지, 등 많은 이론을 접하게 되었다. 하지만 그렇게 쉬운 실험만은 아닌것 같았다.
계란 낙하구조물을 어떻게 설계하고 , 어떻게 해야 안깨지고 안전하게 보호 할수 있을까에 대한 경우의 수나 , 이론들이 너무나도 많아서
어떻게 시작해야 될지도 난감했다. 물리적 기초지식이 없는 나로선 이번 실험이 최대의 관문 이였다. 이번 실험을 하면서 내가 얼마나 창의력도 없고, 물리적 기초 지식도 없다는걸 깨닫게 되었다.
공학설계입문 이라는 과목이 단순히 틀에 박힌것을 외우거나 , 공부하는게 아니라 주어진 주제로 즉흥적으로 나만의 아이디어로 여러 가지 생각을 표현하고, 생각하는 과목이라고 느꼈다.
물론 내가 조장으로서 우리 조원들을 이끌어서 , 좋은 활동을 해야하지만, 그렇지 못한 것도 이번 실험에서 실패의 원인인것 같다. 조금더 연습해보고, 생각해봤으면 성공했을것 같은데
그렇지 못해서 너무 아쉬웠다. 대학생활 하면서 자유낙하 운동, 충격량, 역학적 에너지 보존 법칙등을 이번 실험으로 인해서 처음 접하게 되었다. 아직도 솔직히 , 이러한 공식을 완전히 이해 하진 못했지만, 이번 계기로 인해 더욱 나를 발전 시키는 계기로 삼아야 겠다.
출처 - naver 백과 사전

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