(결과) 실험 1-7. 단순조화운동과 강제진동

소개글

(결과) 실험 1-7. 단순조화운동과 강제진동에 대한 보고서 자료입니다.

목차

5. 실험 결과
　1) 스프링 상수의 결정
　2) 단순조화운동
　3) 강제진동

6. 결과 분석 및 토의∙건의사항
　1) 결과 분석
　2) 오차의 원인
　3) Question

7. 참고문헌

본문내용

5이고 이 경우 오차는 0.87%로 줄어들게 되어 꽤나 정확한 실험을 했다고 볼 수 있다.
단순조화운동 실험 시에 진동을 줄 때 직접 손으로 하였다. 이 과정에서 진동용 추 걸이가 정확히 수직방향의 운동을 해야지만 모션센서가 이를 정확하게 읽게 될 것이다. 그러나 실제 실험에서는 진동용 추 걸이가 좌, 우 대각선 방향으로 진동하는 것을 관찰할 수 있었는데 이러한 현상으로 인하여 모션센서의 입장에서 보았을 때 정확히 주기를 측정하여 파형을 얻어냈다고 하기엔 어려울 것이다. 이러한 점을 보완하기 위하여 마찰손실을 없애면서 진동이 수직방향으로 일어날 수 있도록 원통형 관을 제작하여 그 안에서 수직방향의 운동만 할 수 있도록 하는 방법을 강구하면 보다 정확한 실험을 할 수 있을 것 같다.
진동을 주기 전 초기상태는 평형(정지)상태가 되어야 정확한 실험을 측정할 수 있다. 그러나 실제 실험에서는 아주 미세한 진동이 있는 경우에 평형(정지)상태라 가정하고 실험을 진행하였다. 평형(정지)상태에 다다를 즈음에 주변의 진동(예를 들어 컴퓨터나 사람들이 지나가면서 일어나는 바닥의 진동 등)에 의하여 다시 조금씩 진동이 일어나는 현상이 관찰되었다. 이를 통제하기 위해서는 진동을 일으킬 수 있는 요소들에 진동 흡수매트/판(아파트에서 아이들이 뛰어놀아 발생하는 층간 소음과 진동을 방지하기 위한 매트)을 이용하여 외부 진동 효과를 최소화시키면 보다 정확한 측정을 할 것이라 생각된다.
3) Question
Q1) 모션센서(초음파센서)의 작동속도란 무엇인가? 작동원리를 설명해보자.
☞ 작동속도란 매 초당 발생할 수 있는 초음파 Pulse의 수이다. 따라서 표적까지의 최대 거리는 음파가 돌아온 다음 다시 Pulse를 보내야하므로 작동속도와 연관이 된다. 만약 2개를 동시에 사용하면 초음파를 교대로 발산하여 측정해야 하기 때문에 이 경우에 최대 작동속도는 더욱 작아질 것이다.
Q2) 모션센서의 작동속도(Trigger Rate)를 더욱 높일 때 그래프의 상단부분이 측정되지 않고 잘리는 이유는 무엇 때문일까? 초음파센서의 작동원리를 잘 생각하여 설명해보자.
☞ 초음파센서는 일반적으로 강유전체를 이용한 압전재료를 사용하는데, 압전세라믹스는 압력이 가해지면 전압을 발생하고 반대로 전압을 가하면 삐뚤어지거나 진동한다. 이러한 성질을 압전효과라고 한다. 작동속도를 높이게 되면 표적까지의 최대 거리는 작아지게 될 것이다. 최대 거리가 작아지면 모션센서가 계가 진동하는 폭만큼을 따라갈 수가 없게 되므로 정확한 힘의 측정이 불가능해져서 그래프의 상단부분이 잘리게 되는 것이라 생각된다.
Q3) 강제진동 외력이 일 때, 방정식을 풀어도 결과는 마찬가지임을 보여라.
☞ 이고 일 경우 Laplace Transform을 이용하면, 주어진 식은 이 되고 =0이므로 이다. 이것을 역 변환하여 정리하면 강제진동 외력이 일 경우와 마찬가지의 식을 얻을 수 있다.
7. 참고문헌
§ http://phylab.yonsei.ac.kr/
§ University Physics 12th Edition

키워드

물리실험결과,   단순조화운동,   강제진동,   결과보고서