일반물리학 실험 - Hooke(후크)의 법칙, 고체의 탄성 및 조화진동

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본문내용

다른 외력이 존재하지 않아야 하는데, 공기저항이나 중력 등이 작용해서 오차가 발생한 것이고, 또 Add Point를 할 때 손으로 직접 해서 오차가 발생한 것이다.
- 포텐셜에너지의 Fitting 그래프에서 Fitting 결과 B가 6.1이 나왔다. 따라서 주파수는 2pi를 나눈 약 0.971이 나온다. 변위Y에 대해서는 주파수가 0.9390가 나왔었다. 따라서 상대오차는 약 3.4%가 나왔다.
- Y, V, A 모두 수동 Fitting으로 했지만 같은 값으로 Fitting하니 모두 유사하게 나왔다. 변위, 속도, 가속도는 시간 t에 따라 미분한 값들인데, 조화함수 Sine을 미분하면 다시 조화함수가 되고, 미분을 하면 B의 값은 변하지 않는다. 따라서 B의 값이 같으면 2pi로 나눈 주파수도 모두 같을 것이다.
실험 9.C 스프링-질량 진동자에서의 감쇄 진동
- 그림과 같이 스프링-질량 진동자 감쇄진동 실험 구성도를 구성한다. 추를 물속에 담그고 추의 상하 진동을 디지털카메라로 정밀 동영상 촬영한다. 물을 조심한다. 다음 Logger Pro3를 이용해서 추의 시간별 위치를 얻는다. 그리고 그래프 Fitting으로 감쇄정도와 주기를 구한다.
- 감쇄 진동 그래프 Fitting결과
- 이번에도 자동 Fitting이 잘 되지 않아 그래프를 수동으로 Fitting한 결과 B값이 0.3281이 나왔다. 따라서 감쇄정도 B는 0.3281이고, 주기TT는 1.203이 나왔다. 그리고 감쇄계수b = 2*m*B이므로 0.06562가 나온다.
실험 9.D 진자, 진자의 주기 및 에너지도표
- 그림과 같이 진자 실험 구성도를 구성한다. 그림이 잘 못 되었는데 그림처럼 연결한 후에 추의 움직임은 좌우가 아니라 앞 뒤로 하는 것이다. 진동하는 진자 추의 운동을 디지털카메라로 정밀 동영상 촬영한다. 촬영한 동영상은 Logger Pro3 비디오 분석법으로 추의 시간별 위치를 얻는다. 추의 시간별 위치를 그래프 Fitting하여 조화함수가 되는지를 확인한다. 그리고 Fitting함수를 통해 주기T를 구해본다. 또 앞의 데이터를 이용하여 에너지 도표를 구한다. 또 강제진동을 시켜보고 공진시켜본다.
- 진자운동의 그래프 Fitting
- X방향이동 그래프
A = 0.3184 -진폭
B = 5.047 - 각주파수, 2pi로 나누면 0.803이 주파수
C = 0.7779
D = 0.01125
따라서 주기는 1.245이다. 식을 이용해서 풀면 1.41이 나왔다. 오차는 있지만 근소한 편이었다.
- x와 U의 그래프
- 평형 점에서의 포텐셜에너지는 최소가 되고, 양 끝이 최대가 된다. 기준점을 평형점으로 두었으면 포텐셜에너지가 0이 되었을 것이다. 안정 평형 상태이다.
- 강제진동을 시키면 진동이 일어날 것이다.
(4) 특이점 및 본인의 느낌
용수철의 운동과 주기 운동에 대해 실험을 해서 재미있었다. 다만 동영상 촬영과 분석, 그리고 분석 중 add point 같은 수작업 때문에 오차가 생긴 것 같아서 아쉽다. 그리고 동영상촬영이 너무 많아서 조금 힘들었던 것 같다.

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