[자연과학]기계공학실험 - 힘 측정

실험 제목 : 힘 측정
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1. 목적

물체의 변형을 측정하여 눈에 보이지 않는 힘의 크기를 측정하는 방법을 주 목적으로 한다. 외팔보에 걸리는 힘을 측정하기 위하여 스트레인 게이지를 이용한 측정 실습을 한다. 이와 함께 최종측정 장비를 구성하기 위하여 휘이트스톤 브릿지를 이용하게 되는데 그 원리와 실습도 함께 병행한다.

2. 이론

전체적인 실험의 이론은 하중이 걸렸을 때 그 하중의 무게를 전기적인 신호로 알아 낼 수 있다. 외팔보에 하중이 전해지면 휘어지게 되는데 그 휘어지는 현상을 스트레인 게이지가 전기적인 신호로 알아 낼 수 있다. 하지만 이 전기적인 신호는 출력 값이 너무 작아 우리는 이 신호를 증폭 할 필요가 있는데 이때 많이 사용하는 것이 휘이트스톤 브릿지다.
- 스트레인 게이지 : 스트레인게이지를 설명하기 위하여 먼저 스트레인을 설명하기로 한다.
스트레인은 변형도 또는 변형률을 나타내며, 어느 물체가 인장 또는 압축을 받을 때 원래의 길이에 대하여 늘어나거나 줄어든 길이를 비율로 표시한 값을 일컫는다.
즉, 이 현상을 이용한 측정 장치가 바로 스트레인 게이지이다.
- 휘이트스톤 브릿지 : 저항을 보다 정밀하게 측정하기 위해서 휘트스톤 브리지를 사용한다.
이것은 알고 있는 저항을 이용하여 모르는 저항을 정밀하게 측정하는 장치이다.
V(T)〓 R2/(R1+R2) V13
〓 R4/(R3+R4) V23
저항들의 비가 같다면 V13〓V23
∴ R1/R2 〓 R3/R4
검류계(G) 사이에는 전류가 흐리지 않는다.

3. 실험장치

휘이트스톤 브릿지 / 휘이트스톤 브릿지 밸런스 회로 실험
- 고정저항(120Ω 1/8W) 3개
- 고정저항(10kΩ) 1개
- 가변저항(5k…

4. 실험방법