아주대 물리실험 - 측정과 오차 A+보고서

소개

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목차

Ⅰ. 실험 1 반응시간 측정
1. 실험값 측정
2. 실험값 계산 및 결과
3. 질문 및 토의

Ⅱ. 실험 2 자유낙하를 이용한 중력가속도 측정
1. 실험값 측정
2. 실험값 계산 및 결과
3. 질문 및 토의

Ⅲ. 실험 3 원통형 시료
1. 실험값 측정
2. 실험값 계산과정

Ⅳ. 실험 4 직육면체 시료
1. 실험값 측정
2. 실험값 계산과정

Ⅴ. 고찰

본문내용

- 질문 1. 만일 10번 대신 1000번을 측정한다면 결과는 어떻게 달라질 것인가? 또 평균의 표준 편차는 어떻게 달라질 것인가?
답 : 결과가 뜻하는 바는 평균값이 얼마나 참값과 비슷한가이다. 이론적으로 평균값은 개개의 측정값보단 정확할 것이다. 얼마나 정확한지를 보여주는 값은 역시 이론적으로 표준 오차(평균의 표준 편차)이다. 한편, 실험 1은 계기 오차보다는 실험하는 사람이 얼마나 정밀하게 실험을 하는지가 평균값을 결정하는 데 큰 영향을 미친다.
이때 시행횟수를 1000번으로 늘려보자. 실험자가 정밀하게 기준을 설정하여 실험한다고 했을 때, 결과가 비교적 평균값에 모일 것이고 편차는 줄어들 것이다. 게다가 위의 실험값 계산 및 결과에서의 식을 보면 분모에 있는 N값이 늘어나기 때문에 표준 오차도 줄어들게 된다. 즉, 결과는 이론적으로 정확해지고, 평균의 표준 편차(또는 표준 오차)는 줄어들 것이다.

- 질문 2. 자기 자신의 반응시간을 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 m으로 나타내어라.

< 중 략 >

- 질문 1. 어떤 물리량을 계산하기 위하여 사용한 수식이 근사 식일 경우에 그 물리량은 이론 오차를 가지게 된다. 식 (5)는 평균 속도를 사용하여 평균 가속도를 계산한다. 이 두 번의 평균 과정 중 어떤 과정에 이론 오차가 발생할 수 있는가? 그러나 인 경우에는 이론 오차가 없게 된다. 왜 그런가?
답 : 식 (5)를 보면, 평균 속도와 평균시간을 이용하여 가속도의 평균값, 즉 와 사이 시각을 대표하는 값을 구한 것이다. 그 사이 시간인 가 작으면 작을수록 순간 가속도에 근사하므로, 더 정확한 값이 측정되겠지만, 결론적으로 순간 가속도의 실제값이 아니므로 이론 오차가 발생할 수밖에 없다. 인 경우에는 같은 간격의 거리를 가는데에 같은 시간이 걸렸다는 것으로 해석되므로 중력가속도가 0이 되고, 등속도 운동으로 해석된다.

참고자료

· 물리학실험 제11판(아주대학교 출판부)
· 대학 물리학 1 (John W. Jewett, Jr., Raymond A. Serway 원저 대학물리학 교재편찬위원회 역)
· 네이버 지식백과 - 산업안전대사전