중력가속도 실험

소개

중력 가속도는 지구의 중력 때문에 생기는 가속도를 말한다. 공기의 저항을 무시하면, 지표면 근처에서 낙하하는 물체는 질량에 관계없이 g = 9.8 m/를 갖는다. 중력 가속도는 위도, 높이에 따라 달라지며 같은 위도 상이라면 지표면에서 최대값을 가진다. 그리고 중력 가속도는 지표면에서 거의 같다. 하지만 위도에 따라 지구의 자전의 영향이 달라 적도에서 극지방으로 갈수록 점점 증가함을 위의 표를 보고 알 수 있다. 우리가 흔히 혼동하여 쓰는 질량과 무게를 정확히 하자면, 질량에 중력 가속도를 곱한 값이 무게가 된다.
자유낙하 운동이란 물체가 중력만 받아서 초속도 없이 낙하하는 운동을 말한다. 이 자유낙하 운동은 처음 속도는 0이고, 공기의 저항을 무시하면 가속도는 중력 가속도가 된다. 그리고 등가속도 직선 운동을 한다. 이런 자유 낙하 운동, 일정 가소도의 영향을 받는 정지 상태로부터 출발한 물체의 임의의 시간 t초 후의 위치는 (1)으로 주어진다

목차

1.목적
2.이론
3. 실험 방법
4. 실험 결과
5. 토의 및 고찰
6. 결론

본문내용

실험 방법
(1) Free fall adapter를 포토게이터와 함께 장치한다. 지름 16mm 인 쇠공을 먼저 장착한다.
(2) 공이 떨어질 높이 d를 고정시키고 가능한 정확히 측정한다. Timer를 operation 으로 놓는다. 그리고 thumb screw를 돌려 쇠공을 떨어뜨려 떨어지는데 걸리는 시간을 측정한다. 이 실험을 4번 이상 반복하고 이들의 평균을 실험치로 한다.
(3) d값을 6번 정도 변화시키면서 각각의 d에 대해 (2)의 과정을 되풀이한다.
(4) 지름 19mm의 쇠공을 사용해 (2),(3)의 과정을 되풀이한다.
(5) 모든 실험값에 대해 d값을 y축으로 하여 d에 대한 t평균의 그래프를 그린다.
(6) d와 t평균이 비례가 아니라면 d또는 t평균을 제곱하여 비례관계를 찾는다.
(7) 찾은 비례관계 그래프의 기울기에서 중력 가속도를 구한다.
(8) 오차를 구하고 오차의 원인을 밝힌다.
(9) 다른 물체에 대해 중력 가속도가 같은 값을 가지는지 실험해 본다.
<중략>
이론적인 중력 가속도 값이 9.8m/인 것에 비해 실험에 의해 측정된 중력 가속도 값이 그에 미치는 못하는데 그 이유로는
첫째로, 공기 저항을 들 수 있다. 중력 가속도의 이론값 9.8m/은 공기 저항을 무시하고 물체가 중력만 받아서 낙하할 때의 값이다. 하지만 실제 실험에서는 짧은 거리였지만 공기 저항이 존재하였고 측정결과 부피가 더 큰 19mm 쇠공이 16mm 쇠공보다 중력 가속도가 더 작음으로서 부피에 따른 공기저항을 더 받아서 가속도 값이 작았다고 할 수 있다. 만약 쇠공이 같은 부피였다 하여도 모양이 달랐다면 중력 가속도가 다르게 나왔을 것이다.
둘째로, 실험 도중 발생 할 수 있는 기계 조작적 오차이다. 쇠공을 떨어뜨릴 때 thumb screw를 풀 때 미세하지만 측정 장치가 흔들린다는 것을 확인 할 수 있었다. 그리고 높이 조작에도 약간의 오차가 있었을 것이다. 줄자로 정확한 높이로 측정하기도 힘들뿐더러 센서와 정확한 위치와 높이를 맞추어 높이 d를 고정하기도 어려웠다. 어느 정도 가능한 범위에서 측정한 높이로 나온 data이므로 오차 발생에 영향을 미쳤을 것이다.

6. 결론

이번 중력 가속도 측정 실험을 통해서 이론 적으로 알고 있던 중력 가속도 값 9.8m/이 비록 공기 저항이나 다른 여러 변수들에 의해 조금 씩 다르긴 했지만 실제로도 존재한다는 것을 확인 할 수 있었다. 그리고 물체의 무게에 중력이 관계없다는 것을 확인 할 수 있어서 유익했던 실험이었다.

참고자료

· 없음