과학 연구 소논문(비틀림 진자와 만유인력 상수 측정)

소개글

본 자료는 중, 고등학교 혹은 대학교에서도 소논문이나 연구와 관련된 보고서를 작성할 때 매우 활용하기에 좋은 주제입니다. 다른 사람들이 쉽게 하지 못하는 주제로 '비틀림 진자와 만유인력 상수 측정'이라는 내용인데 돌림힘과 전자기력의 관계를 활용해 다양한 물리적 내용이 들어갑니다. 1년에 걸쳐 정말 공들여 진행한 프로젝트였고, 좋은 결실도 맺었습니다. 이 자료를 활용한다면, 제가 오랜 시간 노력해 얻은 데이터를 손쉽게 얻을 수 있고, 연구 보고서 혹은 소논문 작성에 매우 큰 도움이 될 것입니다.

목차

1. 서론

2. 이론
(1) 비틀림진자
(2) 관성모멘트

3. 비틀림 진자의 제작
(1) 비틀림진자용 줄의 선택
(2) 실험장치 설계

4. 측정
(1) 비틀림 상수의 측정
(2) 중력상수 측정

5. 실험결과 및 토의
(1) 비틀림상수
(2) 중력상수 측정

6. 결론

본문내용

1. 서론

비틀림진자는 매우 약한 힘을 측정하기 위한 장치로서 쿨롱(1777)과 미첼(1783 이전)에 의하여 독립적으로 발명되었다. 전하들 사이에 작용하는 정전기력이 쿨롱(Coulomb)에 의해 측정되어 쿨롱의 법칙이 확립되고, 1798년 캐번디시(Cavendish)에 의해 두 질량 사이의 힘을 측정하여 중력상수 값을 알아낸 것도 모두 비틀림진자를 사용한 실험을 통해서 이루어졌다.[1]
본 연구는 물리학의 발전에 중요한 역할을 한 비틀림진자를 제작하고, 제작된 비틀림진자의 특성과 성능을 알아보고, 중력상수 값을 측정하는 것을 목적으로 한다.

2. 이론

여기서는 비틀림진자와 관련된 이론을 간단히 정리한다.[2]

(1) 비틀림진자

그림1의 비틀림 진자에서 줄(원기둥)을 평형상태로부터 각 theta만큼 비틀 때 줄의 복원 토크..

<중 략>

3. 비틀림 진자의 제작

그림 2는 본 실험실에서 제작한 비틀림진자는 매우 가는 줄에 가는 막대가 매달려 있고, 막대 양 끝에 강구가 메달려 진동할 수 있는 구조로 되어 있다.

(1) 비틀림진자용 줄의 선택

미세한 힘을 측정하는 비틀림진자에 사용하는 줄은 비틀림 상수 값이 작아야 하며, 큰 인장강도가 요구된다.
이러한 요구 조건에 맞는 줄을 알아보기 위해 줄 아래 끝에 질량 492 g인 강구(직경 4.94 cm) 하나를 매달은 단순한 비틀림진자를 만들어 실험하였다.
아래 표는 이 실험에서 얻은 결과를 보여주고 있다. 표에서 보는 바와 같이 구리줄이나 크로멜, 아르멜 등 금속 선은 비틀림상수가 크기 때문에 작은 힘을 측정하는 목적에 적합하지 않았으며, 또한 인장강도에서도 작았다. 나이론 낚시줄은 비틀림 상수는 작았으나 인장강도가 작았으며, 유리 섬유는 비틀림 상수가 크고, 인장강도 역시 작았다.

참고 자료

http://en.wikipedia.org/wiki/Torsion_balance#Torsion_balance
“일반 물리학 7판”, 진병문 역, 청범출판사, 2005,
"Vibrations and Waves" A.P.French(1971, MIT)