일반물리실험리포트 - 단조화 운동

목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험 기구 및 재료
4. 실험 방법
5. 측정값
6. 실험 결과
7. 결과에 대한 논의
8. 결론
9. 참고문헌

본문내용

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

2. 실험 원리
단조화 운동은 물리학에서 자연계의 많은 현상들을 기술하는 데 중요한 역할을 한다. 용수철에 매달린 물체, 진자, RIC 전기 회로, 고체 물질이나 분자 내에서 원자의 진동 등은 근사적으로 단조화 운동으로 기술될 수 있기 때문이다. 이 실험에서는 질량, 용수철 상수 등 몇 가지 변수를 바꾸었을 때 물체의 진동하는 상태가 어떻게 달라지는가를 관찰한다. 그림 16-1과 같이 물체가 두 개의 용수철 끝에 매달려 있는 경우를 살펴보자. 용수철 상수를 km 물체의 질량을 M, 평형점 x_0로부터 늘어난 길이를 ∆x라 하고, 수레가 평형점 x_0에 있을 때 각각의 용수철이 평형 상태로부터 늘어난 길이를 X ⃗라 하면, 용수철이 물체에 작용하는 힘(복원력)은 Hooke의 법칙으로부터 다음과 같이 주어진다.

3, 실험 기구 및 재료
트랙, 수레, 저울, 용수철, 도르래, 수평계, 초시계, 실, 추와 추걸이

4. 실험 방법
(실험1) 수평면에서의 진동
1) 수레의 질량을 측정하고 그림 16-2와 같이 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 질량을 증가시키면서 수레의 위치와 추의 질량(추걸이 질량 포함)을 기록한다.
5) 힘 F(=mg)와 평형점으로부터의 위치 x에 대한 그래프를 그린다. 그리고 최소 제곱법을 이용하여 직선의 기울기를 구한다. 이 기울기가 용수철 상수의 두 배 2k가 된다.
6) 추와 추걸이를 제거하고 평형 위치에서 수레의 초기 진폭 A_0를 적당하게 선택하여 진동시킨다.
7) 수레가 5번 진동한 시간을 반복 측정한다.
8) 수레의 초기 진폭을 다르게 한 후 5번 진동한 시간을 반복 측정한다.

참고 자료

일반물리학 실험 제 5판, 부산대학교 물리학교재편찬위원회 지음, 청문각, 2017, Chapter 16 & 40