코풀 커뮤니티

신서고 이민준

활동 보고서

이*준

2024-10-29

자유낙하실험 1. 실험 목표 적외선 감지 센서와 충격 감지 센서를 사용해 자유낙하 물체의 운동 시간을 측정하여 중력과 자유낙하 속도를 확인한다. 2. 준비물 아두이노, 점퍼선, 브래드보드, LCD, 적외선 감지 센서, 충격 감지 센서 3. 사전학습 자유낙하운동의 원리 - 중력가속도의 이론값: 약 9.8, 적외선 감지 센서, LCD, 충격 감지 센서 브래드보드에 연결해보고 사용하는 방법 4. 실험 방법 아두이노를 PC에 연결하여 포트설정이 되어 있는지 확인한다. 아두이노 적외선 감지 센서 GND, VCC(5V), OUT(3번 핀)에 연결한다. 아두이노 충격 감지 센서 GND, VCC(5V), D0(2번 핀)에 연결한다. 아두이노 LCD의 GND, VCC(5V), SDA(A4), ACL(A5)에 연결한다. 아두이노 스케치에 코딩 후 업로드를 클릭해 자유낙하의 공식이 구해지는지 확인한다. 소스 코드 작성을 완료하고 업로드한다. 실험에 사용되는 센서가 올바르게 작동하는지 확인한다. 골판지 조립을 완료한다. 1.5m 높이의 벽면에 적외선 감지 센서를 설치한다. (암수점퍼선으로 연장) 적외선 감지 센서와 수직이 될 수 있도록 바닥에 충격 감지 센서를 설치한다. (과도한 충격을 주지 않도록 주의) 적외선 감지 센서 앞에 물체를 가져다 대고 물체가 인식되는지 확인한다. 물체가 인식되었다면 수직으로 물체를 떨어뜨린다. 물체가 떨어진 시간과 높이를 계산해 중력과 자유낙하 속도를 구한다. 여러 번 실험을 반복하고 평균 값을 구한다. 5. 주의사항 물체를 떨어뜨릴때 일정한 높이에서 떨어뜨려야한다. 물체가 꼭 충격 감지 센서에 인식이 되어야한다. 6. 실험결과 중력가속도가 10.3, 10.7, 10.2로 평균이 10.4가 나왔고, 오차율이 약 0.6%이었다. 7. 소감 실제로 초등학생 때 코딩학원을 다니고 중학교 1학년 때 학교에서 실습해본 이후 오랜만에 아두이노를 사용하게 되어서 뭔가 반가웠다. 실험을 하면서 회로를 설치하는 것이 가장 힘들었는데, 지면으로부터1.5m 위치에 적외선 감지 센서를 달아야해서 점퍼선으로 계속 연장해야했다. 그 결과 선들이 서로 꼬이게 되었고, 아두이노와 브래드보드에 연결할 때 어느 선이 적외선 감지 센서의 것인건지 헷갈렸다. 하지만 테이프로 선들을 감아주니 선들이 보다 깔끔하게 정리되어서 수월하게 할 수 있었다. 중력가속도를 측정해보고나서 10.4라는 값이 나왔는데, 공기저항이 있고 물체를 떨어뜨릴 때 높이가 정확하게 일정하지 않았다는 점을 고려해봐도 꽤 비슷한 측정값이 나와서 신기했고 오랜 시간 고생한 끝에 의미 있는 결과를 얻은 것 같아 즐거웠다. 오차를 더 줄이기 위해서 손 대신 로봇이 물체를 떨어뜨리고 내구성이 좋은 충격 감지 센서가 직접적으로 충격을 받아 충격 감지 시간을 줄여서 더 9.8과 근사한 측정값이 나왔을거라 생각하고 살짝 아쉬운 것 같다. 스트로보스코프 1. 실험 목표 택트 스위치를 이용해 물체의 고유한 주파수를 측정하여 스트로보 현상을 이해한다. 2. 준비물 아두이노, 브레드보드, 점퍼선, 단색 LED, 저항 220옴, 택트스위치 2개, 5V FAN 3. 사전학습 사람의 눈은 평균 1초당 12프레임정도 감지 가능하다. 이러한 특징을 이용해 일정한 속도로 움직이는 물체에 일정한 주파수의 빛을 비추면 움직이고 있는 물체를 멈추거나 반대방향으로 움직이는 것처럼 보이게 할 수 있다. 4. 실험 과정 1. 회로 연결 후, 5V 팬을 고정한다. 2. LED를 5V 팬에 비춰준다. 3. 택트스위치를 눌러 주파수를 올리거나 낮추면서 스트로보 현상을 확인한다. 5. 주의사항 바닥에 5V FAN 고정한다. 6. 실험결과 팬의 날개부분의 속력이 점점 느려지다가 멈추고 거꾸로 날개가 도는듯한 모습이 관찰되었다. 7. 소감 원래는 택트스위치를 눌러가며 주파수를 올리거나 낮추면서 스트로보 현상이 가장 잘 보이는 안정적인 주파수를 확인해야하는데 처음 과정을 제대로 확인안하고 실험했다가 스트로보 현상을 바로 발견해서 신난 마음에 그러지 못했다는 것이 아쉽다. 하지만 평소에 빠르게 달리는 자동차의 바퀴를 보면서 왜 그런가에 대한 의문이 있었는데 이번 실험을 통해 그런 현상이 스트로보 현상 때문이라는 것을 알게 되어서 흥미로웠다. 또 이를 스트로보 현상을 이용해 산업 현장에서 빠르게 돌아가는 기계의 팬에 사람들이 다치지 않도록 한다는 것을 알고 놀라웠다.

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