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본 연구는 시각 장애가 있는 학생들이 물리학에서 빛의 회절 실험을 진행할 수 있도록 시각 정보 를 청각 정보로 전환하는 연구이다. 조도 센서를 통해서 빛의 세기를 측정하고 그 크기에 비례하 는 진동수의 소리를 내보내서 시각장애인들이 소리의 높낮이를 통해 빛의 세기를 역으로 추정할 수 있게 설계하였다. 또한 시각장애인이 소리의 변화를 가장 잘 느낄 수 있는 슬릿 조건의 한계 제안하여 에너지 차이가 적게 발생해 구별이 되지 않는 경우를 방지하였다. 주제어: 시각장애인, 빛, 세기, 청각
예전 타코마 다리가 고유진동수로 인한 공명에 의해 무너졌다는 글을 본적이 있었다. 또한, OO 엔터테인먼트 건물도 공명에 의해 진동했다는 기사를 본적이 있는데 이를 통해 건물과 진동에 대한 관계 탐구를 하여 각 건물이 진동에 어떻게 반응하는지 확인해보기 위하여 본 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 3D프린터를 활용하여 건물 구조를 제작하였고, TIRA vib 진동 측정기를 활용하여 특정 진폭에서 진동수를 달리하며 건물의 구조에 따른 진폭의 변화를 확인하였다. 진동수 는 실제 지진의 진동수 범위인 5~10Hz의 범위에서 변화를 주었고 이를 통해 나온 그래프에 따라 추가적으로 여러 진동수에 대한 실험을 하였다. 초음파 센서, 자기장 센서, 레이저 포인터 등을 이용하여 건물의 진동을 측정하였다. 주제어: 공명, 건물의 구조, 진동수, 진폭, 정상파
본 연구는 비행 도중에 분리하여 최대 거리를 비행하는 비행체를 개발하기 위해 진행되었다. 발사에는 에어 블로어를 활용하였으며, 분리 방법은 압전 소자를 이용한 알코올 건에서 아이디어를 얻어 에탄올 기체를 전기 스파크로 폭발시키는 방식을 채용하였다. 전기 스파크를 발생시키기 위하여 전기 모기채의 소자를 활용하였다. 분리 시점은 무선 센서를 이용하여 원격으로 제어할 수 있게 하였다. 비행체는 3D 프린터와 PVC 파이프를 적절히 사용하여 제작하였으며, 에탄올 폭발에 의해 분리가 매끄럽게 이루어질 수 있도록 다단 비행체를 정교하게 설계하였고, 에탄올 폭발로 인해 발생하는 소자의 훼손을 줄이고, 땅과의 충격으로 인한 문제를 해결하기 위한 탐구를 계속 진행 중이다. 또한, 분리 시점을 변화시키며 최대 거리를 비행하는 분리 시각을 확인하는 등 정량적인 분석도 진행할 예정이다. 주제어: 분리형 발사체, 단 분리, 에탄올 폭발, 전기 스파크
본 연구는 ‘판치기’라는 소재를 기반으로 하여 구부러진 판에 충격을 가했을 때 판 위에 존재하는 물체의 회전 정도를 파악해 판치기 게임의 필승 전략을 탐구하는 연구이다. 정량적 실험을 위해 베어링과 봉 등을 이용하여 실험용 장치를 제작하였으며, 이를 이용하여 평면 펄스파를 발생시키 고 지점별 동전의 뒤집힘 정도를 파악하였다. 실험 결과 지점별로 뒤집힘의 정도가 차이가 났고, 이를 이용하여 판치기 게임에서 동전을 효과적으로 뒤집을 수 있었다. 또한, 특정 구간에서 물체의 회전 정도가 급격히 변함을 확인하였으며, 특정 구간에서 물체가 회전하지 않는 것을 이용하 여 여러 개의 동전 중 특정 동전만을 뒤집을 수도 있었다. 연구의 결과는 굴곡이 존재하는 지형 내에 펄스파가 생겨났을 때, 지점별 건축물의 피해 발생을 예측하는데 활용될 수 있을 것으로 보인다. 주제어: 판치기, 회전, 펄스파
이 연구는 빨대로 컵 바닥에 남아 있는 액체를 빨아들일 때 나는 소리를 최소화할 수 있는 빨대 를 설계하기 위한 목적으로 진행되었다. 빨대를 설계하기 전에 어떤 조건에서 빨대의 소리가 제일 작게 나는지 빨대의 길이, 빨대의 두께, 빨대의 모양 등 여러 변인을 조절해가며 빨대의 소리 가 어떻게 변하는지에 대한 실험을 하였다. 사람의 구강구조를 흉내 내어 주사기에 글루건과 실리콘으로 빨대를 연결한 후 수조에 물을 거의 깔릴 듯이 담은 후 주사기로 빨아들여서 Pasco Capstone을 이용하여 평균 데시벨과 피크 진동수를 구하여서 빨대의 구조가 소리에 미치는 영향을 분석하였다. 주제어: 빨대 빨아들이는 소리, 압력, 진동수, 데시벨
최근 농촌에서는 유해조류퇴치용으로 사용되는 독수리 연은 성능이 너무 낮아 날지 못하고 폴대 에 걸어놓는다. 이 불편함을 해소하기 위해 최소요구풍속이 시중의 연보다 더 낮은 연을 찾아보고자 하였다. 본 연구에서는 독수리연을 단순화한 모형으로 풍동실험 장치에서 실험을 진행하였 다. 그 결과, 실의 길이는 풍동장치 안에서 실험할 수 있는 범위 내에서는 크게 영향을 주지 않았으며 수평대각선은 위에서부터 약 33.1%인 위치에 오도록, 날개의 길이는 밑변의 약 1.5배가 되도록 하는 것이 가장 성능이 좋다는 것을 알 수 있었다. 본 연구는 추후 재질에 따른 성능을 실험해보고 유체역학 프로그램으로 실제 대기에서의 성능을 확인한 뒤 현재 판매되는 독수리연을 기반으로 한 모형과 성능을 비교해보는 방향으로 진행될 예정이다. 주제어: 연, 독수리연, 연 날리기, 최소요구풍속, 구조
본 보고서는 푸리에 변환을 통한 클리드니 패턴의 규칙성을 측정하고자 하여 기본이 되는 이론적 배경 조사와 실험을 진행한 보고서이다. 클리드니 패턴 실험에서 푸리에 변환이 미치는 영향과 클리드니 패턴과 파동의 합성의 연관성을 찾아보고자 하였다. 따라서 이 실험을 통해 클리드니 패턴이 파동에 직접적인 영향을 받아 서로의 특징을 가지는 것을 볼 수 있었다. 주제어: 푸리에 변환, 클리드니 패턴, 파동 분석
글자는 인류에게 있어 매우 중요한 의사소통 수단으로 어떻게 하면 좋은 글씨를 쓸 수 있는가에 대해서는 항상 논의가 있어왔다. 하지만 이러한 논의는 정신적인 영역에만 한정되어 있고 물리적인 요소에 대한 논의는 미미했다. 우리는 글을 쓸 때의 물리적 요소, 특히 파지법이 필체에 영향 을 주는지 의문이 들었지만 이에 대한 연구는 거의 없는 상황이었다. 따라서 우리는 글씨체를 결정지을 것으로 생각되는 두 가지 요소인 파지법과 움직임을 물리학적으로 분석하여 필체와 연관이 있는지 조사하였다. 이를 위해 설문조사를 통해 좋은 글씨와 나쁜 글씨를 선정하였고 자유물 체도를 그려 분석해야 하는 힘을 파악하였다. 그 후 좋은 글씨와 나쁜 글씨를 쓰는 사람을 대상으로 글씨를 쓰는 과정에서의 힘들의 데이터를 얻었고 이 두 집단의 데이터를 비교‧분석하여 글씨를 잘 쓰는 사람들의 특징을 찾아냈다. 이 연구에서는 좋은 필체를 위한 객관적인 물리적 조건을 제시함으로써 글씨 교정과 관련된 연구의 배경 이론으로써 사용될 수 있을 것이다. 주제어: 파지법, 필압, 필기구 기울기, 글씨 판별
종이접기 기반 메타물질은 변형의 전파를 통해 물성을 조절할 수 있다는 특징이 있다. 이러한 특징은 우주항공, 생명공학 등 다양한 분야에서 변형가능한 물성을 가지는 물질을 설계하는데 활용된다. 메타물질의 변형은 패턴 단위체의 구속조건에서 기인하는데, Miura-ori 접기는 하나의 자유도를 가진다. 따라서 각 단위체에서 특정 각의 변화로 Miura-ori 접기의 변형을 정의한다. 본 연구에서는 Miura-ori 접기를 가로층으로 쪼개서 행렬을 통해 변형의 전파를 분석하는 모델을 제시한다. 이 과정에서 격자의 대칭성으로부터 행렬의 성분에 대한 정보를 얻을 수 있다. PTD가 생성되지 않았을 때, 실험적으로 전파행렬을 얻어내고 이를 활용해 PTD가 생성되었을 때, 변형의 전파양상을 예측하고 검증한다. 주제어: Miura-ori 접기, PTD(pop through defect), 변형의 전파, 감쇠 길이, 격자 대칭성
본 연구에서는 수평 방향 탄성이 있는 플라스틱 컵에 고무막을 고정시킨 뒤 진동시켰을 때 발생 하는 음파의 매개변수 의존성을 분석하였다. 1차 실험에서는 3d 프린터로 PLA 재질의 컵을 제작하여 플라스틱 컵과 비교하였고, 2차 실험에서는 플라스틱 컵을 5종류의 크기로 준비하여 각 컵에 고무막을 연결하고 쇠공을 떨어뜨려 고무막을 1회 진동시켰다. 이때 발생한 음파를 녹음하 고 푸리에 변환을 통해 분석하여 최대 진폭으로 나타난 진동수를 측정하였다. 이를 통해 컵 1~5에 해당하는 최대 진폭 진동수를 계산했으며, 컵의 지름과 높이, 막의 탄성계수 등과 비교해 각 요소의 의존성을 확인하고자 하였다. 최종적으로 본 연구를 통해 수평 방향 탄성이 존재하는 조건에서 고무막의 진동 음파의 컵의 지름에 대한 의존성을 알아내었다. 주제어: 음파, 진동, 수평 방향 탄성, 막의 진동
다리의 안정성은 현대까지도 많은 관심을 받고 있는 주제이다. 이러한 다리의 안정성을 확인하기 위한 단순한 모델의 Cantilever beam을 사용하여서 길이, 질량 분포에 따른 감쇠상수를 측정할 수 있었다. 감쇠상수와 더불어, 평균진동수와 진동수 대역을 구하여서 어떠한 진동수를 감쇠시킬 수 있는지를 구할 수 있었다. 주제어: Euler Beam Theory, 공진현상, 연성진동
본 연구는 수력도약 현상에 대한 단순화 모델의 이론적 분석과 실험적 이론 성립 및 증명을 다룬 다. 표면에 수직으로 떨어지는 유체가 만드는 수력도약 현상과 수력도약 반경 및 도약 후 유체의 높이를 단순화 모델을 이용하여 정량적으로 구하였다. 바탕이 되는 모델을 제작하고, 이를 이용하 여 기존 유체의 높이가 증가할 떼 수력도약 현상에 대한 새로운 모델을 제시하였으며, 이를 실험 적으로 보완 및 검증하였다. 유체가 떨어지면서 수면이 높아질 때 수력도약 현상이 사라지는 과정을 분석하고자 바탕 모델을 발전시킨 새 모델을 만들고, 이론적으로 예측하였으며, 그 임계조건 을 예측 및 검증하였다. 본 모델을 통해 복잡한 수력도약 현상을 단순화시켜 정성, 정량적으로 분석하였다. 주제어: 수력도약, 수력도약 반경, 단순화 모델