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[자연과학] 일반물리학 test(실험) - 단조화 운동 test(실험)

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작성일 24-03-23 23:08

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(4) 용수철 2개를 직렬로 연결하여 (1)~(3)과정을 반복한다. 용수철에 매달린 물체, 진자, RLC 전기회로, 고체물질이나 분자 내에서 원자의 진동 등은 근사적으로 단조화운동으로 기술될 수 있기 때문이다
이 實驗에서는 몇가지 서로 다른 조건하에서 진동하는 물체의 운동상태를 watch하고 주기를 측정(測定) 하여 주어진 조건에 따라 진동하는 물체의 운동상태가 어떻게 변하는지 알아본다. 여기서 는 진동을 하는 물체의 진폭, 는 각 진동수, 는 초기위상을 나타낸다.

(2) 평형 위치에서 수레의 초기 진폭 을 적당하게 선택하여 진동시킨다. 그리고 최소제곱법을 이용하여 직선의 기울기를 구한다.
식1에서 를 로 두면 물체의 운동방정식은
이 된다 이 미분방정식의 일반해는
이다.

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설명

[자연과학] 일반물리학 test(실험) - 단조화 운동 test(실험)

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다.

(5) 힘 와 평형점으로부터의 위치 에 대한 그래프를 그린다.

(10) 수레에 질량을 추가한 후, (2), (3)과정을 반복한다.

(2) 용수철을 수레와 트랙 끝단에 연결하고 수레의 평형점 위치를 기록한다.

(9) 수레의 초기 진폭을 다르게 한 후 5번 진동한 시간을 반복 측정(測定) 한다.

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순서
실험과제/물리
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`實驗목적`
단조화 운동을 하는 물체의 운동 방정식과 해를 살펴보고 주기를 측정(測定) 함으로써 단조화 운동을 하는 물체의 property(특성)을 배운다.

(3) 수레가 5번 진동한 시간을 반복 측정(測定) 한다. 따라서 를 이용하면 주기 는 다음과 같다. 이 기울기가 용수철 상수의 두 배 가 된다

(6) 식4를 이용하여 주기를 구한다.

(8) 수레가 5번 진동한 시간을 반복 측정(測定) 한다.
`實驗원리`
물리학에서 단조화운동은 자연계의 많은 현상들을 기술하는 데 중요한 역할을 한다.

(3) 추걸이를 도르래를 거쳐 수레에 연결한다.

(4) 추의 질량()을 증가시키면서 수레의 위치와 추의 질량(추걸이 질량 포함)을 기록한다.

(5) 용수철 2개를 병렬로 연결하여 (1)~(3)과정을 반복한다.
`實驗기구 및…(투비컨티뉴드 )

實驗 1. 수평면에서의 진동

(1) 수레의 질량을 측정(測定) 하고 그림2와 같이 장치한 다음 수평계를 이용하여 트랙의 수평을 조정한다.

實驗 2. 경사면에서의 진동

(1) 그림3과 같이 스탠드를 사용하여 장치를 5°~10°정도 기울인다.

(7) 수레에 묶인 실을 떼어내고 평형 위치에서 수레의 초기 진폭을 적당하게 선택하여 진동시킨다.
그림1과 같이 물체가 두개의 용수철 끝에 매달려있는 경우를 살펴보자. 용수철 상수를 , 물체의 질량을 , 평형점 로부터 늘어난 길이를 라고 하면 용수철이 물체에 작용하는 힘(복원력)은 Hook의 법칙으로부터 다음과 같이 주어진다.

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