파스코 자이로스코프 실험

최초 등록일
2011.12.03
최종 저작일
2011.10
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열및역학실험 보고서입니다.

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5. 오차해석 및 결론
우리의 실험에서 샬레의 물 깊이는 1cm 정도였기 때문에 잉크가 떨어지자마자 매우 빨리 바닥에 도달하였다. 따라서 이후에 잉크의 움직임은 확산에 의해 지배되었다. 만약의 물의 깊이가 5cm 이상이었다면, 잉크의 움직임은 중력에 의한 효과와 확산에 의한 효과 모두를 고려하여야 했을 것이다. 또 조사한 논문에 의하면 이러한 확산에서 픽의 법칙을 확인하기란 매우 어렵다고 한다. 이것은 단순한 수학적 모델로 분석되어질 수 없는 매우 복잡한 현상이라고 한다. 또 실험 중 이따금씩, 잉크 방울 중 일부의 잉크가 물의 표면장력에 의해서 표면에 순간적으로 퍼진 경우도 있었다. 그리고 매우 적은 양의 잉크를 물에 떨어뜨렸을 때는 표면장력에 의하여 잉크가 물 속으로 퍼지지 않는 경우도 있었다.
동영상을 분석할 때 처음에는 시간에 따라서 잉크가 원형을 유지하면서 확산되었기 때문에 잉크의 지름을 측정하기 용이하였다. 하지만 시간이 흐를수록 원형을 벗어난 모양을 나타내서 결과 값을 표시하는데 어려움을 겪었다. 따라서 일정 시간 이후에는 측정을 하지 않았다. 또 물에 투입하는 잉크의 양을 균일하게 하려고 시도하였지만 여러 어려움이 있었다. 이를 통제하기 위해서는 더 많은 연습과 숙련도가 필요하겠다.
이 실험을 수행하기 전에 우리는 큰 수조에 잉크 방울을 떨어뜨리는 실험을 수행했었다. 이 실험에서 잉크 방울은 등속 운동으로 이동하다가 이따금씩 여러 잉크 무리로 나누어지고 이들이 서서히 확산하는 방식으로 확산을 관찰하였다. 잉크 방울이 등속 운동한 경우에서는 우리가 물이 안정되도록 기다리기는 했지만, 물의 대류에 의해서 관측된 결과라는 결론을 내렸다. 또 잉크가 중력에 의해서 떨어지면서 여러 잉크 무리로 갈린 것은 잉크 방울이 낙하하면서 물과의 저항력 때문이라고 생각하였다. 이것은 대류에 의해 확산된 것도 아니고 잉크 분자의 열적 운동에 의한 확산도 아니라고 생각했기 때문이다. 실제로 픽의 법칙에 의하면 수조 전체에 확산이 이루어지는데 걸리는 시간은 수개월이라고 한다. 이러한 점을 고려해보면 수조 속 물에서의 잉크 확산은 대류에 의한 확산이 주요하다고 볼 수 있겠다.

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