아주대학교 물리학실험1 측정과 오차 결과보고서

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최초 등록일
2018.03.24
최종 저작일
2018.03
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소개글

아주대학교 물리학실험 과목입니다.

교재는 아주대 물리학실험 11판이고 첫 번째 실험 '측정과 오차'에 대한 결과보고서입니다.

유효숫자도 지켜져 있으며, 계산 과정까지도 기술되어 있습니다.

목차

1. 실험 1 (손으로 잡기)
2. 실험 2 (중력 가속도 측정)
3. 실험 3 (원통형 시료)
4. 실험 4 (직육면체 시료)

본문내용

질문 1. 만일 10번 대신 1000번을 측정한다면 결과는 어떻게 달라질 것인가? 또 평균의 표준편차는 어떻게 달라질 것인가?
- 10번의 측정횟수를 1000번의 측정횟수로 증가시켜서 측정하면 1000번의 결과는 10번의 결과보다 정밀값에 더 근접하게 될 것이다.
표준오차는 반복횟수가 N번 일 때 표준편차를 으로 나누기 때문에, 반복횟수가 증가하면 표준오차는 줄어드는 반비례 관계를 갖게 된다.
따라서 직접 구해보면, 반복횟수를 1000번을 반복하였을 때면 10번을 반복하였을 경우의 0.1 에 해당하는 표준오차를 구할 수 있다.

질문 2. 자기 자신의 반응 시간을 이용하여 다음을 계산해 보자. 시속 80km로 차를 운전하고 있다고 하자.
갑자기 긴급 상황이 발생하여 차를 멈추어야 할 때 그것을 보고 브레이크를 밟는 순간까지 차가 움직이는 거리를 계산하여 m로 나타내어라.
- 먼저 80km/h를 m/s로 변환시켜야 한다. 그러면 80000m/3600s이므로 대략 22.222...m/s로 나온다. (이를 간단하게 22.22m/s라고 표하겠다.)

한편, 나의 반응 시간은 위에서 1.60362s ~ 1.60994s라고 측정 및 계산되었다.
따라서, 차를 멈추기 위해 브레이크를 밟았고 그 순간까지 차가 움직이는 거리는
22.22m/s (1.6036190s) 거리 22.22m/s (1.6099436s)가 될 것이다.

<중략>

[3] 질문에 대한 토의
질문 3. 어떤 물리량을 계산하기 위하여 사용한 수식이 근사식일 경우에 그 물리량은 ‘이론오차’를 갖게 된다. 식(5)는 평균속도를 사용하여 평균가속도를 계산한다. 이 두 번의 평균 과정 중 어떤 과정에 이론오차가 발생할 수 있는가? 그러나 인 경우에는 이론오차가 없게 된다. 왜 그런가?

- 두 번째 과정에서 이론오차가 발생한다. 평균값은 참값을 추정하기 위한 방법중 하나로서 단지, 참값에 근사한 값이다.
첫 번째 식에서 평균속도는 근사값이므로 이를 이용한 두 번째 평균가속도 식에서 이론오차가 발생 할 수 있게 된다.
그러나 인 경우 가속도가 0이 되어 물체는 등속도 운동을 하게 된다.

참고 자료

아주대학교 물리학실험 11판
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