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1. 실험 목표 자유 낙하 운동의 원리 탐구 2. 준비물 아두이노 우노, 점퍼선, 브레드 보드, 적외선 감지 센서, 충격 감지 센서, LCD 3. 사전학습 자유낙하운동 : 자유낙하운동은 중력의 영향을 받는 물체가 외부 힘에 영향을 받지 않고 자유롭게 떨어지는 운동이다. 공중에 있는 물체가 수직으로 아래로 가속되며 속도가 증가하는 운동을 의미하며, 중력에 의해 발생된다. 자유낙하운동에서 물체의 초기 속도는 0이며 중력의 가속도에 따라 점점 빨리 가속된다. 속도 계산: 먼저, 운동 시간을 t, 중력가속도를 g라고 하자. 그리고 지구의 중력 가속도는 보통 9.8m/s²로 가정한다. 물체의 초기 속도를 0이라고 할 때, 자유낙하운동에서 속도(v)는 시간에 비례해 증가하므로 v=gt로 나타낼 수 있다. 적외선 감지 센서: 물체가 감지되면 감지 LED가 켜지며 자유낙하운동 실험에서 물체가 떨어질 때, 시작 시간을 기록하는 역할을 한다. 충격 감지 센서: 충격이나 진동, 충돌 등을 감지하는 센서로 물체가 바닥에 닿았을 때 충격을 감지한다. 따라서 물체의 운동 종료 시간을 알 수 있다. 4. 실험 방법 1. 아두이노 우노와 적외선 감지 센서, 충격 감지 센서, LCD를 서로 연결하여 속도 측정 시스템을 구축한다. 1.적외선 센서를 1m~1.5m 높이의 벽에 설치한다. (이때, 회로가 끊기지 않도록 암수점퍼선을 5~6개 연장하여 사용한다.) 2. 충격 감지 센서를 적외선 센서와 수직이 되도록 바닥에 설치한다. 3.적외선 센서, 충격 감지 센서가 올바르게 작동 되는지 확인한다. 4.적외선 센서에서 충격 감지 센서로 물체를 수직으로 떨어뜨린다. 5.각 센서가 반응한 시간을 측정해 물체의 운동 시간과 중력을 구한다. 5. 주의사항 회로가 꼬이지 않도록 같은 회로의 점퍼선끼리 잘 묶어놓는다. 충격 감지 센서에 너무 과도한 힘을 가하면 센서가 고장 날 수 있으므로 사용에 주의한다. 충격이 감지되지 않으면 가변저항을 왼쪽 또는 오른쪽으로 돌려 감도를 조절한다. 6. 실험결과 물체를 충격감지 센서로 떨어뜨리고 난 뒤 측정 값이 LCD에 잘 나타났으므로 시스템이 정상적으로 작동했음을 알 수 있었다.측정값은 9.21m/s², 10.7m/s²으로 이 둘의 대략적인 평균값 9.96m/s²은 지구의 중력가속도인 9.8m/s²와 유사하여 실험이 성공적이었음을 알 수 있다. 7. 소감 이번 실험을 진행하며 자유낙하 운동의 물리적 원리를 이해하고, 센서 기술을 경험해보는 유익한 시간을 가질 수 있었다. 실험을 준비하는 과정에서 아두이노와 센서들을 연결하는 데 많은 시간과 노력이 필요했지만 결국에는 성공적으로 해내고 물체의 속도도 잘 측정해낸 것이 뿌듯했다. 또, 직접 구축한 시스템이 실제로 작동하는 것을 보며 아두이노와 센서에 대한 흥미를 느낄 수 있었고 아두이노와 센서 기술이 실제 실험에 어떻게 활용될 수 있는지를 배웠다. 앞으로도 이러한 실험을 통해 더 많은 것을 배우고, 다양한 기술을 활용해 보고 싶다고 생각하였다.