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1. 실험 목표 자유낙하운동의 원리와 적용 사례에 대해 알아보고 실험 준비를 해보겠습니다. 2. 준비물 아두이노 우노, 점퍼션, 브레드 보드, 적외선 감지 센서, 충격 감지 센서,LCD 3. 사전학습 자유낙하운동은 중력의 영향을 받는 물체가 외부 힘에 영향을 받지 않고 자유롭게 떨어지는 운동입니다. 공중에 있는 물체가 수직으로 아래로 가속되며 속도가 증가하는 운동을 의미하며, 중력에 의해 발생됩니다. 자유낙하운동에서 물체의 초기 속도는 0이며 중력의 가속도에 따라 점점 빨리 가속됩니다. 이 때 지구의 중력 가속도는 약 9.8m/s²이며 자유낙하운동에서 물체는 시간에 따라 일정한 가속도로 추락합니다. 추락 운동에서 물체의 이동 거리는 시간의 제곱에 비례하여 증가합니다. 따라서, 자유낙하운동은 중력만이 작용하는 상태에서 발생하는 운동으로, 초기 속도 없이 시간에 따라 등속적으로 가속되어 운동하는 현상입니다. -속도 계산 물체의 운동 시간(t)과 자유 낙하 거리(h)를 알 수 있을 때, 중력 가속도(g)를 알아야 합니다. 지구의 중력 가속도는 보통 9.8m/s²로 가정합니다. 물체의 초기 속도를 0이라고 할 때, 자유낙하운동에서 속도(v)는 시간에 비례해 증가하므로 v=gt로 나타낼 수 있습니다. -중력 계산 물체가 자유낙하 할 때 물체의 위치 에너지는 모두 운동 에너지로 변하므로 ½mv²=mgh를 만족합니다. 이 때, v=gt이므로 ½mg²t² = mgh이고, ½gt² = h, g = 2h/t²이 됩니다. 자유낙하 시간(t) 적외선 센서로 물체를 감지해 물체의 운동 시작 시간을 알 수 있다. 지면에 물체가 떨어졌을 때 충격 감지 센서에 충격이 감지되면 물체의 운동 종료 시간을 알 수 있다. 자유낙하 시간 = (운동 종료 시간) - (운동 시작 시간) -중력(g) 지구 중력 9.8m/s²으로 가정하고 계산한다. -높이(h) 실험 장치를 1m~1.5m로 설치하기 때문에 높이를 알 수 있다. 4. 실험 방법 적외선 센서를 1m~1.5m 높이의 벽에 설치합니다. 암수점퍼선을 5~6개 연장하여 사용합니다. 충격 감지 센서를 적외선 센서와 수직이 되도록 바닥에 설치합니다. 적외선 센서, 충격 감지 센서가 올바르게 작동 되는지 확인합니다. 적외선 센서에서 충격 감지 센서로 물체를 수직으로 떨어뜨립니다. 이 때 과도한 충격으로 충격 감지 센서가 고장나지 않도록 주의합니다. 각 센서가 반응한 시간을 측정해 물체의 운동 시간과 중력을 구합니다. 5. 주의사항 충격 감지 센서에 너무 과도한 힘을 가하면 센서가 고장 날 수 있으므로 사용에 주의합니다. 6. 실험결과 적외선 센서에서 충격감지 센서 까지의 물체의 운동 시간 11.5초와 12.5초로 일정한 결과값이 나왔다. 7. 소감 이번 실험을 통해 적외선 센서와 충격 감지 센서를 사용하여 물체의 운동 시간과 중력을 측정하는 방법을 직접 경험할 수 있었습니다. 처음에는 센서를 각각 어디에 설치해야 하는지와 연결 방법이 헷갈렸지만, 암수 점퍼선을 연장해서 정확하게 설치하는 과정을 통해 전자 장비를 다루는 기본적인 기술을 익힐 수 있었습니다. 특히 물체가 자유낙하하면서 센서가 각각 시간을 기록하는 과정에서 it c언어를 이용하여 적외선 센서와 충격 감지 센서를 프로그래밍 하는 과정에서 it 역량에서 많이 성장하게 된 것 같다. 이 실험을 통해 중력을 직접 측정해보며 물리학에서 배운 중력 가속도 개념을 더 깊이 이해할 수 있었고, 앞으로도 과학 이론을 실험으로 확인하는 과정을 통해 배움을 더욱 풍부하게 만들고 싶습니다. 사진 및 영상 자유롭게 올려주세요! (영상은 유튜브 링크 삽입)