[자연과학] [實驗보고서] 막대의 영률 측정
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작성일 22-09-24 19:33
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[자연과학] [實驗보고서] 막대의 영률 측정
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1. 실험 목적
The Purpose of Experimentation
Ewing 장치를 이용하여 금속막대의 중심에 추를 달아 휘어지게 한 후, 그 중심점의 강하를 마이크로미터로 측정(測定) 하여 금속막대의 영률을 계산한다.
상대적으로 굵은 막대가 가는 막대에 비해 잘 휘어지지 않는다.
여기서 막대를 휘게 하기 위해 드는 힘이 크면 막대가 많이 늘어난다는 것을 알 수 있다
결국 막대의 길이와 단면적이 정해져 있는 상황에서 막대에 가해지는 힘이 커지면(변형력이 커지면) 막대의 길이 變化도 커지게 된다(변형이 높아진다). 따라서 변형은 변형력에 비례한다는 훅의 법칙 (Hooke`s Law)이 도출된다
단, 이것은 탄성한계 내에서만 적용된다 (훅의 법칙이 적용되는 힘의 한계는 물체에 따라 다르다.
⇒ 이때의 늘어난 비율을 변형이라 한다. 그래서 막대를 휘게 하는데 드는 힘()은 막대의 단면적()에 비례한다. 그래서 너무 무거운 추를 매달면 더 이상 훅의 법칙이 맞지 않을 수도 있다 2))
※ 훅의 법칙
이때 변형력과 변형 사이의 비례상수(위 식의 Y)를 영률이라고 한다.
⇒ 이때의 단위면적당 힘을 변형력이라 한다.
2. 사용기기
The Equipments for Experimentation
※ 금속 구분하기
구리 : 금속성 갈색 (다소 붉은빛)
철 : 회색의 금속성 광택
황동 : 금속성 황색
- Ewing 장치, 마이크로미터, 버니어캘리퍼스
- 시료막대(구리, 철, 황동)
- 추걸이, 추, 꼬마전구 전원
[그림 1] 막대의 영률 측정(測定) (Ewing 장치) 1)
3. 실험 이론(理論)
The Theory for Experimentation
금속막대의 중심에 추를 달게 되면 아래쪽으로 휘어지게 된다 이렇게 휘어짐으로서 늘어나는 길이()는 원래의 길이()에 비례하여 늘어난다. 이 식을 고치면,
…(To be continued )
다.
