아두이노와 스마트 폰을 이용한 물방울 낙하 운동 분석 장치 개발 및 적용
Development and application of experimental device for analyzing the motion of falling water droplets using arduino and smartphone
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본 연구에서는 낙하하는 물방울의 운동을 분석할 수 있는 실험 장치를 개발하였다. 실험 장치는 아두이노와 솔레노이드 밸브, 워터 펌프로 구성되었다. 제작한 장치와 스마트 폰으로 물방울을 촬영함으로써 중력장에서 운동하는 물방울을 정지된 물방울의 형태로 보여줄 수 있는 스토로보 효과를 구현하였다. 이렇게 얻은 다중 섬광 형태의 사진을 통해 물방울의 포물선 운동을 시각화 할 수 있었고, 이로부터 낙하하는 물방울의 중력 가속도의 크기를 측정하였다. 측정값은 이론값과 3%의 오차 범위 내에서 일치하는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 물방울 운동의 공기저항 효과에 대해서도 논의하였다.
Abstract
In this study, we developed an experimental device to measure the gravitational acceleration of falling water droplets. The experimental device consists of arduino, solenoid valve, and water pump. By recording video of falling water with the experimental device and a smart phone, we could implement the stroboscopic effect by showing water droplets moving in the gravitational field as still images. Using this still image equivalent to the multiflash photograph, we are able to visualize the parabolic motion of a water droplet and measure the gravitational acceleration of it. Our experimental data is in good agreement with the theoretical value within 3% errors. We also discuss the effect of air resistance on the motion of water droplet.
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