물실보고서 - 단조화 운동

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목차

1. 실험목적
2. 실험원리
3. 실험기구 및 재료
4. 실험방법
5. 측정값
6. 실험결과
7. 결과에 대한 논의
8. 결론
9. 참고문헌 및 출처

본문내용

1. 실험목적
단조화 운동을 하는 물체의 운동 방정식과 해를 살펴보고 주기를 측정함으로써 단조화 운동을 하는 물체의 특성을 배운다.

2. 실험원리
물리학에서 단조화 운동은 자연계의 많은 현상들을 기술하는 데 중요한 역할을 한다. 용수철에 매달린 물체, 진자, RLC 전기회로, 고체물질이나 분자 내에서 원자의 진동 등은 근사적으로 단조화 운동으로 기술될 수 있기 때문이다.
이 실험에서는 몇 가지 서로 다른 조건하에서 진동하는 물체의 운동상태를 관찰하고 주기를 측정하여 주어진 조건에 따라 진동하는 물체의 운동상태가 어떻게 변하는지 알아본다.

<중 략>

4. 실험방법
[실험 1] 수평면에서의 진동
① 수레의 질량을 측정하고 단조화 운동 실험 장치를 장치한 다음 수평계를 이용하여 트랙의 수평을 조정한다.
② 용수철을 수레와 트랙 끝단에 연결하고 수레의 평형점 위치를 기록한다.
③ 추걸이를 도르래를 거쳐 수레에 연결한다.
④ 추의 질량()을 증가시키면서 수레의 위치와 추의 질량(추걸이 질량 포함)을 기록한다.
▶추의 질량을 너무 크게 하면 용수철이 손상된다.
⑤ 힘 (=)와 평형점으로부터의 위치 에 대한 그래프를 그린다. 그리고 최소 제곱법을 이용하여 직선의 기울기를 구한다. 이 기울기가 용수철 상수의 두 배 가 된다.
⑥ 추와 추걸이를 제거하고 평형 위치에서 수레의 초기 진폭 를 적당하게 선택하여 진동시킨다.
⑦ 수레가 5번 진동한 시간을 반복 측정한다.
⑧ 수레의 초기 진폭을 다르게 한 후 5번 진동한 시간을 반복 측정한다.
⑨ 식 (4)를 이용하여 주기 를 구한다.
⑩ 수레에 질량을 추가한 후, ⑦~⑨ 과정을 반복한다.

[실험 2] 경사면에서의 진동
① 스탠드를 사용하여 장치를 5~10도 정도 기울인다.
② 평형 위치에서 수레의 초기 진폭 를 적당하게 선택하여 진동시킨다.
③ 수레가 5번 진동한 시간을 반복 측정한다.
④ 이론적으로 예상되는 주기 를 구한다.
⑤ 용수철 2개를 직렬로 연결하여 ②~④ 과정을 반복한다.
⑥ 용수철 2개를 직렬로 연결하여 ②~④ 과정을 반복한다.

참고 자료

일반물리학실험, 제3판, 제17장, p.160~162, 부산대학교 물리학교재편찬위원회, 청문각, 2014년
일반물리학, 개정9판, 제15장, p.463~466, Halliday, Resnick and Jearl Walker, 범한서적주식회사, 2011년