일반물리학실험(1) 13주차 단진자의 운동과 중력

소개

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목차

Ⅰ. 개요 (Introduction)
Ⅱ. 이론 (Theory)
Ⅲ. 실험장치 및 실험절차 (Apparatus & Procedure)
Ⅳ. 데이터 및 결과 (Data & Results)
Ⅴ. 오차분석 (Error Analysis)
Ⅵ. 토의 (Discussion)
Ⅶ. 참고문헌 (References)

본문내용

Ⅲ. 실험장치 및 실험절차 (Apparatus & Procedure)
1. 실험장치
· 포토게이트
· 인터페이스
· 단진자용 클램프
· 단진자용 각도기
· 단진자용 추 3개
· 버니어캘리퍼스
· 전자저울
· 줄자, 실, 각종 지지 막대
2. 실험절차
1) 포토게이트를 인터페이스의 디지털 채널에 연결한다.
2) 단진자용 추의 질량을 측정하고, 버니어캘리퍼스를 이용해 단진자용 추의 직경을 측정한다.
3) 단진자용 클램프와 각종 지지 막대를 이용하여 실을 고정하고, 단진자용 추를 실끝에 매단다.
4) 최저점에서의 속도를 측정하기 위해 포토게이트를 설치한다. 이때 포토게이트의 센서와 추의 질량 중심이 일치하도록 고정한다.
5) 진자의 길이를 측정하기 위해 줄자를 이용한다.
6) 단진자용 각도기를 클램프에 진동하는 면과 평행하도록 설치한다.

<중 략>

Ⅴ. 오차분석 (Error Analysis)
중력가속도의 값이 이론값과 다르게 나왔는데, 이는 실제로 물체가 운동할 때 공기저항의 영향을 받기 때문이다. 또한 계산 과정에서는 고려하지 않은 실의 질량에 의해 오차가 발생할 수 있기 때문이다.
최대 운동 에너지와 초기 위치 에너지가 일치하지 않는 것을 확인할 수 있다. 마찰력과 공기 저항에 의해 측정되지 않는 에너지의 일부가 열에너지로 소모되는데, 이를 고려하면 역학적 에너지가 대체로 보존된다는 것을 알 수 있다.

Ⅵ. 토의 (Discussion)
이번 실험에서는 조작변인을 각각 추의 질량, 진자의 길이, 진자의 각도로 설정하여 주기가 어떻게 변화하는지 실험하였다.
첫 번째 실험에서는 추의 질량을 조작변인으로 설정하여 실험을 진행하였다. 포토게이트를 이용하여 단진자의 주기를 측정하고,    식을 이용하여 중력가속도의 값을 계산하였다. 중력가속도는 질량에 관계없이 모두 9.93m/s2이고, 이론값인 9.8m/s2과 비교하면 1.33%의 오차가 발생함을 알 수 있다. 이는 실제로 물체가 운동할 때 공기 저항의 영향을 받기 때문이다. 또한 계산 과정에서는 고려하지 않은 실의 질량에 의해 오차가 발생할 수 있기 때문이다.

참고자료

· 대학물리학, Serway&Jewett, 북스힐