[자연과학] 물리학 실험 - 번지점프[bungee jump accelerations] 측정

Bungee Jump Accelerations
#실험 목적:
-번지점프를 할 때 어떠한 운동을 하는지 확인한다.
-번지점프를 할 때 가속도가 어느 때가 가장 크고, 가장 작은지 확인한다.
-실제 번지점프로 실험에서의 번지점프를 비교한다.
#실험 이론:
중력위치에너지 : 위치에너지란 그 위치에 있음으로써 얼마의 일을 할 수 있는지를 알려주는 능력 또는 가능성의 척도이다. 지면 위에 물체가 높이에 관련된 에너지를 가지고 있을때 중력위치에너지라 부른다. 이 물체가 공기저항이 없이 낙하할 때 감소된 위치에너지는 운동에너지로 전환된다.
식으로 표현하면
W중력〓Fs〓w(y1-y2)〓mgy1-mgy2
U중력〓mgy ㅡ` (중력위치에너지)
W중력〓U중력1-U중력2〓-△U중력
탄성위치에너지: 용수철이나 고무줄과같은 변형가능한 물체에 에너지를 저장하는 것을 탄성위치에너지라 한다. 용수철에 예를들어 보자. 용수철을 X만큼 당기기 위해선 F〓kX라는 힘이 필요하다. 탄성위치에너지는 1/2kx^2이다. 용수철에 해준 일은 W〓1/2kX2^2-1/2kX1^2〓U탄성1-U탄성2〓-△U 이며 용수철이 한일 역시 같다.
둘사이의 위…(생략)

1.노트북 뒷면의 [CH A]포트에 센서 연결 케이블의 한쪽 끝을 연결하고, 다른 한쪽 끝을 가속도 센서에 연결한다.(데스크탑을 사용할 경우 본체의 USB포트에 인터페이스 연결 케이블의 한쪽 끝을 연결하고, 다른한쪽 끝을 인터페이스에 연결한다. 인터페이스의 [CHA]포트에 센서 연결 케이블의 한쪽 끝을 연결하고, 다른 한쪽 끝을 가속도 센서에 연결한다.)

2.Excel 프로그램을 실행한다.

3. 메뉴의 추가기능 탭에서 [실험설정]을 클릭한 후 [채널설정]에 있는 “Excel 2007 전용 프로그램으로 실험하기”를 체크하고 [적용]버튼을 누른다. [센서설정]에 들어가 [CHA]에 [가속도센서]가 제대로 설정이 되어있는지 확인하고 [적용]버튼을 누른다.

4.[입력 설정]에 들어가 측정간격(초)을 0.05초로 변경 한 후 [적용]버튼을 누르고 [확인]버튼을 누른다.

5. 그림과 같이 고무줄 4개를 길게 묶어 연결하고 한 쪽 끝은 스탠드에 연결하고 다른 한쪽 끝에는 말굽 추 150g(100g+50g)을 연결한다. 연결된 말굽 추에 가속도센서를 테이프로 고정시킨다. (가속도 센서의 방향은 아랫방향이 +방향이 되도록 연결한다. 가속도 센서에서 전선이 이어져 있는 부분이 +방향이다.)

6.[실험설정]을 클릭한 후 [센서설정]에 들어가 [CH A]의 [가속도센서]에서 [영점설정]을 클릭한 후 센서의 영점을 맞춘다. [적용]버튼을 누르고 [확인] 버튼을 누른다. (영점설정을 할 때는 센서가 움직이지 않게 한 후 실시한다.)

7. 과학실험 툴바의 [차트 만들기]를 클릭하여 그래프를 그릴 준비를 한다.

8. 가속도센서를 연결한 말굽 추를 스탠드와의 연결부 (스탠드에 고무줄이 묶인 부분) 까지 올린 후 [실험하기]를 누른 다음 손을 놓는다. 말굽 추가 5~6회 정도 진동운동을 하고나면 [실험중지]를 누른다.

9.출력된 그래프를 이용하여 아래의 그래프와 비교, Data Table에 기록한다.

10. 말굽 추의 질량을 200g으로 바꾼 후 5~9과정을 반복한다.

11.고무줄 4개를 길게 연결한 것 2쌍을 만든다. 이 고무줄 두 겹을 200g의 말굽 추에 연결하여 5~9 과정을 반복한다.

-센서 연결 케이블을 단자에 꼽을 때 단자의 모양과 케이블의 모양이 맞게 들어갔는지 확인한다.

-말굽 추가 진동운동을 할 때 좌우로 움직이지 않고 상