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목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 이론 및 원리
4. 장치 및 방법
5. 실험 결과
6. 분석 및 토의
7. 결론
8. 참고문헌

본문내용

1. 실험 제목
각운동량 보존

2. 실험 목적
이전의 실험에선 선운동량이 보존됨을 확인하였었다. 해당 실험에서는 이와 비슷하게 회전하는 물체에 대해 충돌 직전과 직후의 각운동량이 보존됨을 각각 낙하 물체를 다르게 하여 확인해본다. 또한 낙하로 인해 발생하는 충돌이 어떤 충돌인지 알아보고 회전 에너지 변화율도 구해본다.

3. 이론
3-1) 병진 운동과 회전 운동
병진 운동이란 강체의 모든 부분이 한 방향으로 움직이는 운동을 의미한다. 여기서 강체란 외력을 가하더라도 크기나 형태가 변하지 않는 이상적인 물체를 뜻하며, 아주 큰 힘을 받지 않는 한 부서지지 않는 대부분의 고체들은 강체로 간주된다. 병진운동에서 표현 가능한 물리량에는 위치(x)와 위치에 대한 시간의 변화율에 해당하는 속도 (dx/dt=v) 속도에 대한 시간의 변화율에 해당하는 가속도 (dv/dt=a)가 존재한다. 회전 운동은 물체가 어느 한 공간에서 회전축인 어떤 한 직선을 중심으로 회전하며 운동하는 것을 의미한다. 팽이나 선풍기의 프로펠러 등이 이러한 회전 운동에 포함된다. 병진 운동을 하는 물체가 물체의 빠르기를 나타낼 때 속도를 사용하듯이 회전 운동을 하는 물체 또한 이에 대해 각속도라는 표현을 사용한다. 이처럼 병진 운동과 회전 운동 사이에 대응되는 물리량들이 존재한다. 서로 대응되는 대표적인 물리량들은 아래와 같다.

<중 략>

3-3) 돌림힘
돌림힘은 토크(τ), 모멘트라고 하며 물체를 회전 시키는 효력을 나타내는 물리량이다. 회전 운동에서의 힘의 역할은 각가속도를 생성한다는 것에 있다. 힘 F ⃗가 물체를 얼마나 회전시킬 수 있는지는 접선 성분의 크기 F_t뿐만 아니라 힘을 가하는 점이 원점으로부터 얼마나 멀리 떨어져있는 가에 따라서도 달라진다. 이렇게 두 인자를 모두 고려하여 토크(τ)를 τ=r*Fsin∅ 로 정의한다. 토크는 다음의 두 방법을 통해 계산할 수 있다.
(1) τ=r*Fsin∅=rF_t (2) τ=rsin∅*F=r_⊥ F
r_⊥는 F ⃗의 연장선과 회전축 사이의 수직 거리를 의미하고 이때의 연장선을 F ⃗의 작용선이라고 한며, r_⊥는 F ⃗의 모멘트팔이다.

출처 : 해피캠퍼스

목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 이론 및 원리
4. 장치 및 방법
5. 실험 결과
6. 분석 및 토의
7. 결론
8. 참고문헌

본문내용

3-3)저항
저항은 전류의 흐름을 방해하는 정도로 도체가 가지고 있는 고유의 세기 성질에 해당한다. 도체의 저항은 두 점의 퍼텐셜 에너지 차이가 V일 때 흐르는 전류 i를 측정하여 결정되며, 이때의 저항 R은 다음과 같이 정의된다.
R=V/i
저항의 SI단위는 V/A이며 Ω(ohm) 으로도 표현한다. 또한 저항은 도선의 길이 L에 비례하고 단면적 A에 반비례하는데, 이를 통해서 아래의 식과 같이도 표현이 가능하다.
R=ρ L/A (ρ: 비저항)

토의 6-2. 옴의 법칙 유도
옴의 법칙은 V=IR로도 표현되지만, J=σE(J: 전류밀도 σ:전기전도율,E:전기장)으로도 표현되는데, 해당 식의 유도 과정은 다음과 같다. 앞서 전류는 단위시간당 단위 면적을 통과하는 전하량의 변화로 정의 된다고 하였다. (I=∆Q/∆t) 여기서 우측 항의 분자인 전하량의 변화는 다음과 같이 표현할 수 있다.
∆Q=qN_e (∆tvA)
위의 식은 단위 시간 동안에 일정한 부피 안에 들어있는 전하의 총 개수의 변화로 볼 수 있는데, ∆tv가 거리를 의미하며 면적A를 곱해주면 부피가 되고 N_e는 전하의 개수에 해당하기 때문이다. 해당 식에서 양변을 ∆t로 나눠주게 되면 전하의 전류의 정의에 대한 식이 다음과 같이 나오게 된다.
I=∆Q/∆t=qN_e vA

출처 : 해피캠퍼스

목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 이론 및 원리
4. 장치 및 방법
5. 실험 결과
6. 분석 및 토의
7. 결론
8. 참고문헌

본문내용

1. 실험 제목
회전 관성

2. 실험 목적
추와 회전 장치를 연결하면 추가 등가속도 운동인 자유낙하 운동을 할 때 회전 장치는 등각가속도 운동을 하게 된다. 각가속도를 측정하여 물체에 작용하는 가속도를 구해보고, 관계식을 통해 최종적으로 Ring, Disk, 회전 장치 각각의 회전 관성을 구해본다. 그 후 이론 값과 비교하여 오차 값을 계산하고 회전 관성에 대해 이해해본다.

<중 략>

3-2) 회전 관성
회전 운동에너지를 구할 때는 운동 에너지 공식을 회전 운동으로 바꿔서 표현해야한다. i번째 질점의 운동에너지는 K_i=1/2 m_i v_i^2이고 v=rω로 표현이 가능하므로 이를 전체 운동에너지로 표현해주면 K=∑▒K_i =1/2 ω_i^2 ∑▒〖m_i r_i^2 〗 이고 여기서 ∑▒〖m_i r_i^2 〗를 회전 관성 (I) 라고 한다. 즉,K=1/2 Iω^2이며 병진 운동에서의 질량m이 회전 운동에서의 회전 관성 I와 대응됨을 알 수 있다. 즉, 질량이 얼마나 직선 운동을 일으키기 어려운가를 나타내는 척도라면 회전 관성은 얼마나 회전 운동을 일으키기 어려운가를 나타내는 척도이다. 회전 관성이란 관성 모멘트 라고도 하며 회전체의 질량이 회전축에 대하여 어떻게 분포하고 있는지를 알려주는 물리량이다. 물체가 회전 운동을 하는 상태를 계속 유지하려는 성질을 의미하기도 한다. 따라서 회전 관성이 작다면 물체를 회전 시키기 쉬움을 의미하고 회전 관성이 크다면 물체를 회전 시키기 어려움을 의미한다. 동일한 물체더라도 회전축에 따라 회전 관성의 값이 달라질 수 있다. 강체가 몇 개의 입자로 구성돼 있을 때는 위처럼 ∑▒〖m_i r_i^2 〗으로 정의되지만, 강체가 연속적인 입자로 구성돼 있을 때는 I=∫▒〖r^2 dm〗 으로 정의된다.

출처 : 해피캠퍼스

목차

1. 실험 제목

2. 실험 목적

3. 이론 및 원리
1) 질량 중심
2) 용수철의 복원력
3) 운동량 보존 법칙과 비탄성 충돌
4) 역학적 에너지 보존 법칙
5) 단순 조화 운동과 진자 운동

4. 장치 및 방법
1) 실험 장치
2) 실험 방법

5. 실험 결과
1) 스프링의 발사 강도가 2단일때의 각각의 측정값과 계산값
2) 스프링의 발사 강도가 2단일때의 각각의 측정값과 계산값

6. 분석 및 토의
1) 스프링 발사 강도가 2단일 때
2) 스프링 발사 강도가 3단일 때
3) 토의

7. 결론

본문내용

1.실험 제목
탄도 진자 운동

2.실험 목적
스프링의 발사 강도를 각각 2단, 3단으로 하여 Steel ball 의 발사 속도와 Pendulum의 회전 각도를 직접 측정해본다. 탄도 진자 운동의 역학적 에너지 보존 법칙과 충돌에서의 운동량 보존 법칙을 통해 Steel ball 의 발사 속도와 Pendulum의 회전 각도를 직접 계산 해보고 측정값과 비교해본다.

3.이론 및 원리
3-1)질량 중심
질량중심점이란 물체 전체의 질량의 중심점으로 모든 외부력이 그 점에 작용하는 것처럼 보이는 특별한 점이다. 실생활에서 어떤 물체가 포물선 형태를 그리도록 앞으로 던지게 된다면 물체의 운동에 대해 포물선 궤도를 따르는 어느 한 특별한 점이 존재하게 되는데, 이 점이 질량 중심에 해당된다. 모든 외부력이 그 점에 작용하는 것처럼 보이는 특별한 점이기 때문이다. 물체의 질량 중심이 아닌 다른 점들은 포물선 궤도와는 다른 궤도를 그리며 나아가게 된다.

그렇기에 해당 실험에서 높이의 변화량을 구할 때 Pendulum의 질량 중심점을 기준으로 잡고 그에 대한 높이의 변화량을 측정한다. 입자계에서 두 개의 입자 사이에서 만약 두 입자의 질량이 같다면 두 입자의 질량 중심점은 정확히 두 입자 사이의 가운데에 해당할 것이다. 만약 두 입자 사이의 질량비가 2:1이라면 두 입자의 질량 중심점은 두 입자 사이 거리를 3등분한 지점 중 첫 번째 지점에 해당할 것이다. 이를 통해 두 입자 사이에서의 질량 중심에 대한 공식을 유도해볼 수 있다.
x_com=(m_1 x_1+m_2 x_2)/(m_1+m_2 )=(m_1 x_1+m_2 x_2)/M
두 입자를 x축에 대해 놓았을 때 x 값들은 각각의 입자의 좌표에 해당하고 x_com은 질량 중심의 좌표에 해당한다. 만약 x축에 대해 n개의 입자들이 존재한다면 각각의 질량과 좌표값에 대해 m_1 x_1,m_2 x_2….m_(n-1) x_(n-1),m_n x_n으로 표현이 가능하고..

<중 략>

출처 : 해피캠퍼스