용수철 상수 측정 일반물리학 실험

소개글

용수철의 직렬연결과 병렬연결, 주기를 가지고 용수철 상수를 측정하는 일반물리학 실험보고서입니다.

목차

1. 서론
2. 이론
3. 실험방법
4. 결과 및 분석
5. 결론
6. 참고문헌

본문내용

힘의 종류에는 복원력과 비복원력이 있다. 복원력이란 자신이 원래 있던 상태로 돌아가려고 하는 힘이라고 할 수 있는데 이러한 힘이 작용하는 대표적인 예로는 용수철이 있다. 용수철을 당기면 다시 돌아오려는 힘을 가지고, 용수철을 반대로 압축시키면 다시 원래대로 늘어나려는 힘을 가진다. 이러한 힘은 용수철의 탄성계수 에 비례하는데 이 용수철 상수는 용수철의 돌아오려는 힘과 관계가 있다. 우리는 용수철의 병렬, 직렬연결에 따른 용수철 상수의 변화에 대해 알아보고자 이 실험을 기획하고 시행하는 시간을 갖게 되었다.

Ⅱ. 이론
1) 단조화진동의 힘
F = -kx 
즉, 평형점으로 부터 변위 x 에 비례하는 복원력 F가 가해질 때, 이 계는 단조화진동을 한다. 즉, 단조화 진동운동은 변위 x에 비례하는 복원력 하에서의 운동으로 정의할 수 있다
2)단조화진동의 운동방정식
단조화 진동의 힘이  F = -kx로 주어지므로, 운동방정식 F = m (dr2/dt2) 에 대입하면 다음 운동방정식을 얻게 된다. 
(dx2/dt2) + (k/m) x = 0
여기서 상수 계수(k/m)를 다음과 같이 대치하면, ω2 = k/m
단조화진동의 운동방정식은 다음과 같이 주어진다. 
dx(t)2/dt2 + ω2x(t) = 0 
따라서 이와 같은 형태로 운동방정식이 주어지는 운동을 단조화 진동이라 하며, 미분방정식으로서의 이 운동방정식을 단조화 진동 방정식이라 부른다.

3) 주기
규칙운동에 있어 한 단위 운동을 마치는 데 걸 리는 시간을 주기(period)라고 한다. 앞의 그림에서 보는 바와 같이 조환진동에 있어 한 주기 동안에 위상각이 2π만큼 변하게 되며. 이는 주기를 T 로 표기할 때, 주기 T동안 진행한 위상각은 2π임을 뜻하므로 , 2π = ωT 임을 뜻한다. 
따라서 변위함수 x(t) = Acos(ωt+φ0)  로 주어지는 단조화 진동에 있어 주기 T 는 다음과 같이 주어진다. 
T = 2π/ω
- 용수철진자의 주기

참고 자료

하이탑 물리Ⅱ, 김종권, 6차, p208, 2000
할리데이 일반물리학, Halliday, 6판, p247, 2004