대학물리 실험(용수철 흔들이의 운동-되돌이힘과 홑어울림 운동) 보고서

소개글

대학물리 실험(용수철 흔들이의 운동-되돌이힘과 홑어울림 운동) 보고서 입니다. 항상 양질의 순수 자료만을 올립니다.

목차

실험 목적 및 요약
배경 이론
실험 방법
실험 결과
결과 분석
결론

본문내용

실험 목적 및 요약
이 실험에서는 물리학에서 매우 중요시되고 있는 운동 중의 하나인 홑어울림 운동에 대해 알아본다. 역학계에서는 작은 변화에 대해 평형상태로 되돌아가려는 특성이 있는데 이것이 되돌이 힘으로 나타난다. 또 역학계에서는 운동상태를 유지하려는 관성도 있다. 이 되돌이 힘과 관성이 결합될 때 나타나는 것이 홑어울림 운동이다. 이 실험에서는 용수철 흔들이의 2가지 홑어울림 운동 , 즉 용수철에 매달린 추의 운동을 상하 운동에 국한시킨 경우와 실로 용수철의 길이를 고정시켜 흔들이로 사용하는 경우를 각각 알아보고 용수철 흔들이의 2가지 홑어울림 운동의 결합방식에 대해서도 알아본다.

배경 이론
먼저 중력 하에서 용수철에 매달린 물체의 상하 운동을 살펴본다. 중력 가속도를 , 용수철 상수를 , 물체의 질량을 , 늘어난 길이를 라고 하면 용수철이 물체에 미치는 되돌이 힘은 이고, 물체에 가해진 알짜 힘은
로, 운동법칙으로부터

를 얻는다. 이 미분방정식의 일반 해는

로, 여기서 각속도 와 주기 는 각각

이고, 진폭 과 위상 φ는 초기 조건(즉, 에서의 늘어난 길이 와 속력 )

로 부터 정해진다.
그러나 이상의 결과는 용수철의 질량을 무시하고 또, 용수철에 매달린 물체를 질점(입자)으로 간주할 경우에 적용된다. 이 가정을 없애면 용수철의 질량의 영향은 다음과 같이 다룰 수 있다. 질량이 인 균일한 용수철을 생각하면 질량 인 추를 수직으로 매달았을 때 용수철의 늘어난 길이는 위치에 따라 달라져

이고 여기서 는 각각 중력이 없었을 때의 용수철 상수, 용수철의 길이, 용수철을 매단 곳으로부터의 거리이다. 윗 식은 마치 질량이 없으나 위치에 따라 용수철 상수가 변하는 용수철의 경우로 간주할 수 있다. 즉, 이 가상적인 용수철의 용수철 상수는

라고 할 수 있다. 또, 이 용수철의 평균 용수철 상수는

이고, 인 경우에는 윗 식은

참고 자료

없음