피켓펜스를 이용한 자유낙하실험(중력가속도) 리포트

소개글

이 리포트는 포토게이트와 피켓펜스를 이용한 자유낙하 실험 보고서로써 포토게이트를 통과하는 피켓펜스의 2종(0.03m, 0.05m)의 가속도를 측정함으로 중력가속도를 알아보는 실험보고서이다.
이를 바탕으로 빗면에서의힘, 마찰력, 운동방정식까지 유도를 할 수 있으며 물리학에서의 가장 기본적인 내용들로 구성되어 있기 때문에 이 보고서만 이해하고 간다면 다음 진행되는 실험을 수월하게 출발할수 있을 것이다.

목차

1. 개요

2. 이론
1) 이론1
2)이론2

3. 실험장치 및 실험절차
1) 실험장치
2) 실험절차

4. 데이터 및 결과
1) 0.03m 데이터
2) 0.03m 정리
3) 0.05m 데이터
4) 0.05m 정리
5) 0.03m와 0.05비교
6) 결론

5. 오차분석
1) 0.03m 오차분석
2) 0.05m 오차분석
3) 0.03m과 0.05m 오차분석

6. 토의
1) 오차가 생긴 이유
2) 추가적으로 해보고 싶은 실험

본문내용

[이론Ⅰ]
1) 지구상에는 지구의 원점에서 물체를 끌어들이는 만유인력이 작용하여 상공에서부터 지표면으로 수직낙하 하는 물체는 일정한 가속도를 가지고 떨어진다. 이 힘을 중력이라 하고, 그 가속도는 중력가속도g라 칭하며 외부의 힘(공기저항, 다른 에너지로 발생하는 힘, 떨어지는 각도 등)이 작용하지 않을 때 그 힘으로 인해 발생하는 자유낙하 운동은 일정한 가속도를 갖는 1차원적 수직 운동이 된다.
2) 피켓펜스의 자유낙하 운동은 중력에 의해 일정한 가속도(a)를 갖고 수직으로 낙하할 것이다. 피켓펜스가 떨어지는 시간(t)과 속도(v)를 측정하여 등가속도 운동의 시간의 함수인 속도 방정식(a=a=∆v∆t=vf-vit-0) = (vf=vi+at)을 이용해 시간의 함수인 위치 방정식(xf=xi+vit+12at2)과 비교하여 가속도를 구할 수 있을 것이다.
또한 직선 그래프의 선형 방정식(y=mt+b)과 시간의 함수인 속도 방정식(vf=vi+at)을 비교하여 직선의 기울기 = 가속도(a)가 됨을 알 수 있다.

< 중 략 >

[데이터 및 결과]
시간에 따른 가속도 : photogate를 지나는 피켓펜스의 시간별 가속도 표를 보면 가속도를 알 수 있으며 그로 인해 평균가속도(a)를 구할 수 있다. 여기서는 a=9.75이다.

시간에 따른 위치 : photogate를 지나는 피켓펜스의 시간별 위치 그래프를 보면(y=At2+Bt+C)를 확인할 수 있다. 등가속도 운동의 시간의 함수인 위치 방정식(y=y0+v0t+12at2)과 비교하면 2A=가속도(a)가 됨을 알 수 있다.
즉 2A=2×4.88±0.0076=9.76±0.0152로 가속도a=9.76±0.0152이다.

시간에 따른 속도 : photogate를 지나는 피켓펜스의 시간별 속도 그래프를 보면 (y=mt+b)를 확인할 수 있다. 등가속도 운동의 시간의 함수인 속도 방정식(v=v0+at)과 비교하면 직선의 기울기m=가속도(a)가 됨을 알 수 있다. 즉 기울기m=9.75±0.035로 가속도a=9.75±0.035이다.

참고 자료

https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3567791&cid=58941&categoryId=58960 가속도의 법칙 네이버 지식백과
https://blog.naver.com/himayoon/221274264180 네이버 블로그 중 물리실험에 대한 내용
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3350273&cid=60210&categoryId=60210 오차율 공식
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3350373&cid=60210&categoryId=60210 표준편차 공식