결합진자 실험보고서

목차

1. 이론
2. 실험
3. 결과분석
4. 오차논의
5. 결론

본문내용

연결된 두 진자는 진동에너지를 끊임없이 교환하는 운동을 하게 된다. 주고받는 에너지의 크기는 각 진자 운동의 위상(phase)차이에 의해 달라진다. 이상적인 상황에서 두 진자가 같은 위상(in-phase)이라면 에너지의 크기가 0이 되어 에너지를 교환하지 않는다. 위상차가 커질수록 교환하는 에너지의 크기가 커지다가 90°의 위상 차(phase-90)를 가질 때 교환하는 에너지의 크기가 최대가 되어 진자 운동의 에너지가 모두 교환된다. 위상차가 더 커지면 교환하는 에너지가 줄어들면서 180°의 위상차이, 즉 반대위상(out-of-phase)일 때는 다시 교환하는 에너지의 크기가 0이 된다.
두 물리진자의 주기가 같다면 in-phase에서의 주기 T+ 와 out-of-phase에서의 주기T-의 관계식으로 phase-90일 때의 beat의 주기 T와 진동의 주기 TΔ를 나타낼 수 있다.
진자의 길이 : L , 중력가속도 : g , 상호작용 상수 : k 라 했을 때 각 진자의 φ가 충분히 작다면 sin(φ) 는 φ로 근사가 가능하여 다음 식들이 유도된다.

실험
길이가 1m인 단진자를 결합한 결합 진자를 사용하였으며 각도 센서를 통해 φ와 선형관계인 전압(mV)과 시간의 그래프를 구할 수 있었다.

주기측정
일정 구역을 설정하여 구역내의 시간을 파장의 개수로 나누어 한 파장의 주기를 계산하였다.

결과분석
주기
In-phase에서의 주기 T+와 out-of-phase에서의 주기 T-를 통해 계산한 T, TΔ와 측정된 T, TΔ를 비교하였다. 오차율이 작은 것을 확인할 수 있으며 T의 오차가 TΔ의 오차보다 큰 이유는 T의 크기가 커지면서 값에 영향을 주는 요소들이 더 개입됐다고 생각할 수 있다.

참고자료

· 없음