버니어캘리퍼와 마이크로미터 실험 결과 레포트(물리학및실험1)

소개

건국대학교 물리학 및 실험 1 강의 중 실험 결과 레포트로 제출한 자료입니다.
해당 강의에서 본 레포트 포함 총 11개의 레포트를 작성하여 레포트 점수에서는 만점 받은 레포트입니다.

본 실험은 버니어캘리퍼와 마이크로미터를 이용해 중공원통의 부피와 샤프심의 두께를 측정하는 실험으로, 유사한 실험 레포트를 작성하실 때 참고용으로 사용하시기 바랍니다.

토의 내용에는 계통오차와 우연오차에 대한 설명, 실험 결과에 대한 통계적 처리가 필요한 이유, 유효숫자의 사칙연산 규칙 등의 내용이 포함되어 있습니다.

목차

1. 실험 원리
- 1.1 버니어캘리퍼
- 1.2 마이크로미터

2. 실험 재료 및 도구

3. 실험 방법

4. 실험 결과
- 4.1 버니어캘리퍼를 이용한 중공원통의 부피 측정
- 4.2 마이크로미터를 이용한 샤프심의 두께 측정

5. 토의

6. 결론

7. 자료 출처 및 참고 문헌

본문내용

1. 실험 원리

1.1 버니어캘리퍼

버니어캘리퍼는 물체의 길이나 두께, 원통의 외경 및 내경, 구멍의 지름 등을 정밀하게 측정하기 위해 사용하는 측량기구이다.

< 그림 1.1.1. 버니어캘리퍼의 부위별 명칭 >

그림 1.1.1에서 A와 B의 외경재기를 이용해 물체의 외경을, C와 D의 내경재기를 이용해 물체의 내경을, E의 깊이재기 막대를 이용해 물체의 깊이를 측정하며 측정해야 하는 부위에 알맞은 부분을 이용해 주척의 눈금을 읽고, 부척의 눈금과 주척의 눈금이 일치하는 곳의 눈금을 읽어 주척과 부척의 측정값의 합을 구하는 방식으로 사용한다.

본 실험에 사용한 버니어캘리퍼스는 주척의 39눈금을 20등분하여 눈금을 만든 것이며, 이를 통해 주척의 눈금보다 1/20 짧은 길이를 측정할 수 있다. 실험에 사용한 버니어캘리퍼스를 예로 들면, 주척의 눈금이 1mm, 부척의 눈금이 1.95mm이므로 주척과 부척의 눈금 길이 차이에 의해 버니어캘리퍼스로 측정 시 주척의 첫 번째 눈금과 부척의 첫 번째 눈금을 일치시키면 0.05mm의 차이가 발생하므로 (0.05 × n)㎜의 물체에 의해 부척의 n번째 눈금이 주척의 눈금과 일치하게 되는 원리로 측정한다.

즉, 주척의 최소 눈금 1/n만큼 측정하기 위해선 주척의 n-1 눈금을 n등분하여 부척을 제작하면 된다.

1.2 마이크로미터

마이크로미터 또한 정밀 측정기 중 하나로, 얇은 물체의 두께를 측정하는데 용이하다.

< 그림 1.2.1. 마이크로미터의 부위별 명칭 >

그림 1.2.1에서 모루와 스핀들 사이에 얇은 물체를 끼워 넣고 돌리개를 돌려 물체의 두께를 측정하며, 내측 슬리브의 눈금과 외측 슬리브의 눈금 합을 통해 측정한다. 이때, 측정 전 촉끼리 닿았을 때 눈금이 0에 가 있지 않은 것을 영점 오차라 하는데, 영점 눈금을 마이크로미터를 읽은 모든 눈금으로부터 대수적으로 빼주어야 정확한 값을 측정할 수 있다.

참고자료

· 조승식 (2023), “일반물리학실험_개정판”, 북스힐
· Jewett/Serway 저. 대학물리학교재편찬위원회 역 (2024), “대학물리학”. 북스힐
· 대한화학회, 화학백과
· 한국물리학회, 물리학백과