물리학 실험 - 진동과 에너지 측정

진동과 에너지

Ⅰ.실험 목적 및 배경이론
1.실험목적
-진동하는 계에서의 용수철과 카트의 운동을 이해한다.
-진동하는 계에서의 탄성위치에너지와 운동에너지의 변화를 이해한다.

2.배경 및 이론
-용수철의 늘어난 길이와 작용하는 힘의 관계를 나타낸 훅의 법칙은 다음과 같이 표현된다.
= -kx
-뉴튼의 제2법칙에 의해 힘은 질량과 가속도의 항으로도 표현될 수 있다.
F = ma
-위의 두 식을 연립하여 정리하여 보면, 다음과 같이 용수철 상수에 관한 식으로 정리할 수 있다.
F = -kx = ma , k = -
-단순조화진동은 운동 방향으로 훅의 법칙을 따르는 알짜 힘만이 작용하여 진폭과 진동수가 일정한 사인곡선 모양으로 나타난다.
-진동하는 계에서의 탄성위치에너지는 다음 식과 같이 구할 수 있다.

-운동하는 물체의 운동에너지는 다음 식과 같이 구할 수 있다.

-진동하는 계에서의 총 에너지는 이들 탄성위치에너지와 운동에너지를 합한 것과 같다.

Ⅱ.실험내용(실험조건 및 순서)

①SW750 연결되어있는지 확인하고 컴퓨터를 킨다.
②DataStudio를 실행 후 Open Activity를 클릭한 후 P22 Rotational Inertia을 선택한다.
③지난시간과 동일하게 실험 설정 창을 열어 SW750 그림의 디지털 채널을 클릭해 센서 설정창을 열어 회전운동 센서를 선택한다. 회전운동 센서의 측정(Measurement) 항목들 중 위치(Position), 속도(Velocity), 가속도(Acceleration)를 선택해 체크표시를 한다.
④회전운동 센서의 설정 항목에서 도르래를 지난 시간처럼 Large pulley로 설정한다.
⑤실험 설정 창에서 SW750 그림의 아날로그 채널 A부분을 클릭하면 아날로그 채널에 연결할 수 있는 센서들이 나타내는 창이 뜬다. 이중 힘 센서를 선택하면 아날로그 채널 A 아래에 힘 센서 그림이 나타난다.
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