[아주대학교/물리학실험] 물리진자 결과보고서 A+

목차

1. 측정값 및 결과
2. 토의
3. 참고문헌

본문내용

실험 1에서 회전 센서와 2cm마다 구멍이 난 막대를 준비하고, 막대 중심으로부터 2cm 떨어진 곳에 회전 센서의 축을 고정시킨다. 막대가 최대한 흔들리지 않게 고정시켜준 뒤, 실험 계측 장비를 작동시킨다. 이때 실험자는 고정된 막대를 손으로 약하게 힘을 주어 한쪽으로 밀어준다. 이렇게 얻어진 데이터를 바탕으로 삼각함수 근사를 통해 주기 T를 알아보고, 이 주기가 가장 작을 때의 를 찾아 주기 공식을 미분하여 얻을 수 있는 과 어느 정도 일치하는지 확인한다. 실험 결과에 따르면, 진동 주기의 최솟값은 0.817rad/s이며, 이때의 는 0.08m이다. 이론상의 최소 주기값은 이다. 이는 측정 에 비해 0.003m 밖에 차이가 나지 않는 값이다. 이러한 오차는 열어놓은 창문에서 들어오는 바람으로 인해 진자운동을 하는 막대에 힘이 더 실려서 발생했을 수 있다. 실험으로 관측되는 최소 주기를 가질 때의 를 찾아 공식에서 유도되는 최솟값은 매우 작은 오차를 가지며, 따라서 본 실험은 정상적으로 수행되었음을 확인할 수 있다. 실험 2에서는 실험1에서 구한 에 따른 주기와 각속도 자료를 바탕으로 중력가속도 g를 추정해보고, 이는 알려진 중력가속도 9.80와 일치하는지 확인한다. 중력가속도를 구하기 위해서는 알려진 주기 공식 를 변형해 g에 대해서 표현하면 된다.
이는 알려진 중력가속도 9.80로부터 2.4%의 작은 오차를 가진다. 따라서 물리진자의 데이터를 이용해 중력가속도를 측정하는 실험은 정상적으로 수행되었다. 실험 3에서는 실험1과 같은 환경에서 수행하나, 이번엔 막대뿐만이 아닌 고리형 물체나 불규칙한 형태를 가진 물체를 사용했을 때 시간에 따른 각의 크기의 변화를 관찰한다. 실험 결과를 통해 얻은 각속도와 주기 공식을 활용해 측정 지점에서 관성모멘트 를 측정할 수 있는데, 이는 알려진 값과 평행축 원리를 활용해 계산 가능한 와 얼마나 잘 일치하는지 확인해본다.

참고자료

· 아주대학교 출판부 (2018). 제 12판 물리학 실험