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수도여고 이다연

활동 보고서

이*연

2024-10-26

1. 실험 목표 자유낙하운동을 하는 물체를 통해 중력 구해보기 2. 준비물 적외선 감지 센서, 충격 감지 센서, LCD, 브레드보드, 아두이노 우노, 점퍼선, 절연테이프 3. 사전학습 자유낙하운동은 중력의 영향을 받는 물체가 외부 힘에 영향을 받지 않고 자유롭게 떨어지는 운동이다. 중력에 의해 발생한다는 개념을 복습했다. 적외선 감지 센서는 물체가 떨어질 때 시작 시간을 기록하는 역할을 하고, 충격 감지 센서는 진동, 충돌 등을 감지하는 센서로 물체의 운동 종료 시간을 알 수 있다는걸 배웠다. 4. 실험 방법 아두이노에 적외선 감지 센서를 연결하고, 여러개로 연결한 점퍼선을 이용해서 브레드보드에 다시 연결해준 후 충격 감지 센서는 브레드보드에, LCD를 아두이노에 연결한다. 적외선 센서를 1.5m 높이의 벽에 설치하고 적외선 센서와 수직이 되도록 충격 감지 센서를 바닥에 약간 떨어져서 설치한다. 물체를 적외선 센서에서 충격 감지 센서로 떨어뜨린다. 각 센서가 반응한 시간과 가속도가 나타난 LCD를 보고 중력을 구한다. 5. 주의사항 과도한 충격으로 충격 감지 센서가 고장나지 않도록 주의한다. 6. 실험결과 실험을 5번 했는데 첫번째 결과에서 가속도는 9.54m/s2, 두번째는 11m/s2, 세번째는 9.54m/s2, 네번째는 12m/s2, 다섯번째는 물체의 떨어뜨리는 위치를 좀 더 높게 해서 실험한 결과 8.8m/s2가 나왔다. 가속도의 평균은 약 10.2m/s2가 나왔다. 중력가속도가 9.8m / s2이므로 오차는 약 0.37m/s2이다. 결과값과 중력가속도에 오차가 생기는건 물체의 공기저항도 있고, 각각 실험에서 충격 감지 센서에 정확히 물체가 부딪힌게 아닐수도 있기 때문에 오차가 생긴다. 7. 소감 아두이노와 브레드보드에 센서 회로를 연결할때 좀 어려움이 있었는데 연결할 선들을 절연테이프로 고정해서 정리하니까 쉽게 연결할 수 있었다. 비록 오차는 존재하는게 당연하지만 중력가속도값과 비슷하게 나온 것 같아서 뿌듯했다. v = g * elapsed_time 이 코드가 속도를 계산하는 코드인데 파이썬에서도 같은 코드를 쓸지 궁금해서 찾아보니 앞에 명령어는 약간 다르지만 뒤에는 같은 코드를 사용한다는걸 새롭게 알게되었다. 그리고 물체를 1.5m보다 좀 더 높은 위치에서 떨어뜨리는것이나, 딱 1.5m위치에서 떨어뜨려봤을때 중력가속도의 값은 큰 차이가 없었다. 떨어뜨려보기 전에 내 생각은 높이의 차이가 있으면 중력가속도 값이 큰 차이가 있을거라고 생각했는데 아니여서 인상적이였다.

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1. 실험 목표 스트로보 현상의 원리를 알아보고 스트로보스코프 실험하기 2. 준비물 아두이노 우노, 브레드보드, 점퍼선, 단색 LED, 저항 220옴, 텍트스위치 2개, 5V 팬 3. 사전학습 스트로보 효과란 시각적 현상의 일종으로, 빛 또는 이미지가 끊어졌다가 이어지는 현상을 반복적으로 빠르게 보여줌으로써 움직임이 멈춘 것처럼 보이게 하는 효과이다. 또한 바퀴가 움직일 때 실제 회전 방향과는 다르게 멈춰있거나 혹은 거꾸로 도는 현상을 의미한다. 일반적으로 사람의 눈은 모든 순간을 감지할 능력이 없으며, 평균 1초당 12프레임을 감지할 수 있는데, 이러한 특징을 이용한다. 4. 실험 방법 아두이노의 GND를 브레드보드와 연결한다. 택트 스위치를 브레드보드에 연결하며, 각각 GND, 2번핀과 3번핀에 연결한다. 브레드보드에 단색 LED의 짧은 다리 ( - )에 GND와 저항을 연결하며, 긴 다리( + )는 13번 핀에 연결한다. 아두이노에 5V FAN의 5V, GND에 연결한다. 아두이노 스케치에 코딩 후 업로드를 클릭해 스트로보스코프 실험을 한다. 6. 실험결과 돌아가는 팬에 LED를 비춰보니 팬이 반대방향으로 돌아가는 것처럼 보였다. 7. 소감 실험을 하다가 Hz가 안정적이지 않고 값이 점점 떨어지는 현상이 있었는데, 선생님이 회로에 문제가 있다고 말씀해주셔서 잘 해결됐다. 스트로보 효과라는 것을 처음 들어봤는데 영화에서 물방울이 공중에 멈춰있는 것처럼 보이는게 사람의 눈의 착시를 이용한거라고 해서 너무 신기했다. 아두이노에 사용된 코드가 학교 수업시간에 배운 '주기=1/주파수'를 이용해서 점멸시간을 구할 수 있는게 인상적이였다. 아두이노로 직접 데이터를 측정하고 원리가 왜 그렇게 나온건지 이해할 수 있어서 의미있는 시간이였다.

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