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실험 목표 : 9월 12일에 진행된 과학-정보 융합 교육 프로그램에서 아두이노를 활용하여 자유 낙하 실험을 통해 LCD에 속도, 중력가속값을 출력할 수 있다. 적외선 감지 센서와 충격 감지 센서를 사용해 자유낙하 물체의 운동 시간을 측정하여 중력과 자유낙하 속도를 확인한다. 거리 속도, 가속도 간의 관계 학습과 물리학에서 중력에 의한 운동을 이해해볼 수 있다. 실험 이론 : 자유 낙하 운동 : 정지되어 있던 물체가 중력을 받아 속력이 커지면서 지면을 향하여 떨어지는 운동이다. 공기저항을 무시할 때 중력가속도는 일정하다. 중력가속도 상수는 9.8로 일정하다. 피지컬 컴퓨팅이란 컴퓨터로 처리한 결과를 현실 세계에 직접적으로 출력해주는 컴퓨터기술을 의미한다. 피지컬 컴퓨팅의 구성 요소는 센서(데이터 모으기), 어플리케이션(데이터를 정보로 만들기), 네트워크(정보 전달하기), 액추에이터(사람들에게 보여주기)가 있다. 아두이노 우노는 블록 코딩인 엔트리(Entry)나 스크래치(Scratch)와 같은 블록코딩 환경 또는 C언어와 같은 텍스트 기반의 코딩을 활용하여 작동하는 장치이다. 센서와 액추에이터를 쉽게 연결하고 다양한 프로젝트를 구현할 수 있다. 실험 방법 : 회로 구성과 소스 코드 작성하고 소스 코드를 업로드한다. 실험에 사용되는 센서가 올바르게 작동하는지 확인한다. 실험에 필요한 골판지 조립을 완료한다. 1.5m 높이의 벽면에 적외선 감지 센서를 설치한다. 필요시 암수점퍼선으로 연장하여 연결한다. 적외선 감지 센서와 수직이 될 수 있도록 바닥에 충격 감지 센서를 설치하고 과도한 충격을 주지 않도록 주의한다.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. 주의 사항 및 참고사항 적외선 센서 - 1m~1.5m 높이에 설치하기 때문에 암수점퍼선을 5~6개 연장해서 사용하면 적정하다. - 물체 감지 LED가 작동하는지 확인해보고, 가변저항을 돌려 사용한다. 충격 감지 센서 - 과도한 충격을 주면 센서가 고장 날 수 있기 때문에 조심히 사용한다. - 충격 감지 LED가 작동하는지 확인하고, 가변저항을 돌려 사용한다. LCD - 화면에 불이 들어오지 않는다면 LCD의 I2C 주소를 확인한다. - 문자가 나오지 않는다면 가변저항을 돌려 사용한다. 실험 결과 : 1회 실험 시 중력 가속도 값 : 11.5m/s 2회 실험 시 중력 가속도 값 : 9.54m/s 3회 실험 시 중력 가속도 값 : 12.0m/s 평균 : 11.01m/s 이론값과 오차값 : 1.21m/s 새롭게 알게 된 점, 느낀점 정보 과학 융합 프로그램을 하여서 아두이노를 활용하여 피지컬 컴퓨팅의 4가지 요소를 알게되었고, 적외선 감지 센서와 충격 감지 센서를 활용하여 자유 낙하 운동의 속도와 가속도를 LCD에 나타나게하였다. 그리고 실험에서 변인을 통제하는 것이 어렵다는 것을 깨달았다.이론 값과 실제 실험 값 사이에는 다양한 요인에 의한 차이가 있다는 것을 알게 되었다. 이유는 자유 낙하 실험은 진공 상태에서 진행하는 실험이지만 우리는 공기 중에서 실험을 진행했기 때문에 공기 저항을 받았을 듯하다. 단순하게 실험하기 보다는 컴퓨터와 다양한 장치들을 활용하여 값들을 구하는 것은 새로운 경험이었기에 신선하다고 느꼈다.