코풀 커뮤니티

<1> 1. 실험목표 직접 자유낙하 실험을 설계 후 중력가속도 측정 2. 준비물 아두이노 우노, 점퍼선, 적외선 감지 센서, 충격 감지 센서, LCD, 브레드 보드 등 3. 사전 학습 자유 낙하 운동이란 중력의 영향을 받는 물체가 외부 힘에 영향을 받지 않고 자유롭게 떨어지는 운동이다. 공중에 있는 물체가 수직 아래로 가속되며 속도가 증가하는 운동을 의미, 중력에 의해 발생된다. 이론값은 9.8m/s² 이긴 하나 실제로 실험을 하게 된다면 공기 저항 등 다양한 문제들로 인해 이론 값이 나오기는 어렵다. 4. 실험 방법 키트에 들어있는 적외선 감지 센서와 충격 감지 센서를 사용한다. 높이는 150cm로 가정한 후 실험을 진행한다. 150cm의 윗부분을 시작점으로 간주, 그곳에 적외선 감지 센서를 붙이고 물체를 그 사이에 떨어뜨린다. 150cm의 아랫부분에 충격 감지 센서를 붙인 판을 붙이고 물체가 그 판 위로 떨어질 때까지의 시간 등을 조사한다. 조사한 값이 이미 다양한 코드들이 업로드된 아두이노에 입력이 되고, 실험으로 나타나는 중력가속도 값이 계산되어 LCD판에 나타난다. 5. 주의 사항 충격 감지 센서는 보기보다 매우 예민하므로 바닥에서 살짝 띄운 상태로 실험을 진행하는 편이 좋다. 물체의 아랫부분이 150cm의 시작점이 될 것인지, 물체의 제일 윗 부분이 150cm의 시작점이 될 것인지를 결정하고 그에 맞게 코드를 변경해야 한다. 물체를 어떻게 떨어뜨리고, 어떠한 방식으로 다시 실험을 할건지에 따라 값이 굉장히 천차만별이니 꼼꼼히 준비하고 실험해야한다. 6. 실험 결과 우리 조의 같은 경우, 센서들을 설치한 벽이 매우 안정적이었고 바람의 영향을 가장 덜 받는 장소에서 실험을 했기에 5번 실험을 한 후(9.54, 10, 9.54, 12, 8.x)내린 평균 중력 가속도의 값이 이론 값인 9.8과 매우 흡사한 9.854가 나오게 되었다. 7. 소감 가장 친숙하게 다가왔던 자유낙하 실험을 굉장히 체계적으로 경험해보고 직접 설계해볼 수 있는 시간이어서 유익했다. 아무래도 아두이노라는 장치가 익숙하지 않다 보니 회로를 연결하고 코드를 입력하는데에 어려움이 있었지만 한편으로는 재밌었던 것 같다. 이론 값과 근사한 값이 결과로 나와서 더욱 더 신기했던 것 같다. 이렇게 직접 설계해보고 실험해봤던 회로들은 우리 생활에서 어디에 사용되고 있는 것인지 더욱 더 궁금해졌고, 희망 분야인 건축 분야에서는 어떻게 사용될 수 있는지, 아니면 이러한 회로 이외에도 적외선 감지 센서나 충격 감지 센서를 사용할 수 있는 것에는 어떤 것이 있을지 생각해보게 되는 시간이었다. 직접 설계해보고 경험해볼 수 있어 문제를 풀거나 인식하는 과정에서 큰 도움을 얻은 것 같아 정말 유익했던 시간이었다. <2> 1. 실험 목표 스트보로스코프의 원리와 적용 사례에 대해 알아보고, 회로를 직접 만들어보기 2. 준비물 아두이노 우노, 브레드보드, 점퍼선, 단색 LED, 저항 220옴, 택트스위치 2개, 5V 팬 등 3. 사전 학습 스트로보 효과란 시각적 현상의 일종으로, 빛 또는 이미지가 끊어졌다가 이어지는 현상을 반복적으로 빠르게 보여줌으로써 움직임이 멈춘 것처럼 보이게 하는 효과이다. 이는 '마차 바퀴 현상' 또는 '역마차 바퀴 현상'이라고도 불린다. 이는 바퀴가 움직일 때 실제 회전 방향과는 다르게 멈춰 있거나 거꾸로 도는 현상을 의미한다. 이들은 영화나 애니메이션의 슬로 모션 현상, 나이트 클럽에서 깜박거리는 조명, 영화 '나우 유 씨 미'에서 물방울을 공중에 멈추었다가 하늘로 올려버리는 마술의 현상 등 다양하게 적용되고 있다. 4. 실험 방법 가장 먼저 회로를 만들어야 한다. 아두이노를 PC에 연결하여 포트 설정이 되어 있는지 확인하고 아두이노의 GND를 브레드보드와 연결한다. 택트 스위치를 브레드보드에 연결하며, 각각 GND, 2번 핀과 3번 핀에 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 진행한다. 이후 아두이노에 코드를 작성하고 업로드 하여 시리얼 모니터에 나오게 되는 값들을 분석한다. 5. 주의 사항 회로가 생각보다 복잡하고 조금만 잘 못 설치하여도 값이 나오지 않기 때문에 정확하게 연결 해야 한다. 각 스위치들이 하는 일들이 무엇인지 인지하고 증가하는 것은 상관없으나 값을 감소 시킬 때 너무 많이 감소 시키지 않도록 주의한다. 단색 LED 전구의 경우 GND가 어디인지 따로 써져 있지 않기 때문에 짧은 쪽이 GND임을 인지한 후 회로를 설계 해야 한다. 택트 스위치를 다른 핀에 꼽았을 경우 회로에 기본적으로 설정되어있는 핀 값들을 바꿔야 한다. 6. 실험 결과 멈추지 않고 돌아가는 팬의 경우 이 팬의 주파수가 얼마인지, 주기는 어떻게 되는지 인지하지 못했지만 코드 업로드 후 시리얼 모니터에 나오는 값들을 보았을 때 현재 80.4199981689 Hz를 가지고 있다는 것을 알게 되었다. 내가 오른쪽 스위치를 눌렀을 경우 원래 값의 1%가 증가, 왼쪽 스위치를 눌렀을 경우 1% 감소한 Hz값들이 나타나게 되었다. ((코드를 그렇게 설정했기 때문에)) 7. 소감 스트로보 효과가 무엇인지도 몰랐고 스트로보스코프 원리가 무엇인지 몰랐는데 이번 기회를 알게 되어서 유익했던 시간이었다. 영화 속 장면에서도 CG가 아닌 진짜 물리적 현상을 이용한 것이라는 것에 다시 한번 우리 삶에 과학이 상당히 밀접하는 것 또한 알게 되었다. 희망 분야인 건축 분야에서는 스트로보 효과가 어떻게 쓰일지 생각해볼 수 있는 시간이었는데 스트로보 효과가 조명 관련에서 자주 쓰인다는 것을 새롭게 알게 되었다. 건축물에서의 조명이란 해당 건물의 전체적인 분위기를 조정하는 등 상당히 많은 부분에 기여하고 있다. 이러한 현상들이 스트로보 현상들, 스트로보스코프 원리가 사용된다는 것을 새롭게 알게 되었다. 언젠가 내가 직접 건물의 실내 디자인, 조명 등을 조정할 수 있는 기회들이 생긴다면 생각보다 많은 부분들을 고려하여 조명을 설치해야겠다는 생각과 현재 많은 건물에 일반적으로 설치되어있는 조명들은 어떠한 과정들로 당연시하게 자리잡게 되었을지 궁금해졌다. 조명 등 예술적 요소와 많이 연관 되어있다고 생각하는 분야에서도 당연시 하게 물리학적 접근들이 필요하다는 것을 알게 되어 물리학에 관심이 더 많아지게 되는 시간이었다.