일반물리실험 결과보고서(8주차)실험 제목: 구심력 측정실험일시:2024년 05월 02일제출일:2024년 05월 09일분반/조: 7분반 7조작성자:[1] 실험값(1) 실험 1 - 과정 (3) ~ (13)3중추의 질량 =회전반경 =회회전수()회전시간()주기()각속력()X10012.008N3016.10.53711.7081.954N2.702%23016.00.53311.7811.978N1.482%33016.10.53711.7081.954N2.702%평균3016.0670.53611.7321.962N2.295%(2) 실험 2 - 과정 (14)3중추의 질량 =회전반경 =회회전수()회전시간()주기()각속력()X10011.425N3020.60.6879.1501.364N4.289%23020.50.6839.1951.377N3.353%33020.50.6839.1951.377N3.353%평균3020.5330.6849.1801.373N3.665%(3) 실험 3 - 과정 (15)3중추의 질량 =회전반경 =회회전수()회전시간()주기()각속력()X10011.228N3023.40.7808.0551.189N3.164%23023.50.7838.0211.179N3.987%33023.70.7907.9531.159N5.600%평균3023.5330.7848.0101.176N4.251%(4) 실험 4 - 과정 (16)3중추의 질량 =회전반경 =회회전수()회전시간()주기()각속력()X10011.720N3022.60.7538.3411.694N1.536%23022.90.7638.2311.649N4.099%33022.80.7608.2671.664N3.256%평균3022.7670.7598.2801.669N2.964%[2] 결과 분석① 회전반경을 변화시킬 때구심력의 이론값(구심력의 평균 실험값()평균 오차율실험 1 (2.008N1.962N2.295%실험 2 (1.425N1.373N3.665%실험 3 (1.228N1.176N4.251%회전반경이 14cm인 실험 1에서는 구심력의 평균 실험값이 이론값보다 약 0.046N 낮게 나오며, 평균 오차율은 약 2.295%이다. 회전반경이 16cm인 실험 2에서는 구심력의 평균 실험값이 이론값보다 약 0.052N 낮게 나오며, 평균 오차율은 약 3.665%이다. 회전반경이 18cm인 실험 3에서는 구심력의 평균 실험값이 이론값보다 약 0.052N 낮게 나오며, 평균 오차율은 약 4.251%이다.세 번의 실험 결과, 이론값과 실험값의 차이가 크지 않고, 모두 오차율이 낮게 나왔다. 이는 이론이 잘 성립함을 보여주는 것이며, 실험을 통해 구심력의 크기와 회전반경의 길이가 반비례한다는 사실을 확인할 수 있었다.② 3중추의 질량을 변화시킬 때구심력의 이론값(구심력의 평균 실험값()평균 오차율실험 2 ()1.425N1.373N3.665%실험 4 ()1.720N1.669N2.964%3중추의 질량이 101.81g인 실험 2에서는 구심력의 평균 실험값이 이론값보다 약 0.052N 낮게 나오며, 평균 오차율은 약 3.665%이다. 3중추의 질량이 152.16g인 실험 4에서는 구심력의 평균 실험값이 이론값보다 약 0.051N 낮게 나오며, 평균 오차율은 약 2.964%이다.두 번의 실험 결과, 이론값과 실험값의 차이가 크지 않고, 모두 오차율이 낮게 나왔다. 이는 이론이 잘 성립함을 보여주는 것이며, 실험을 통해 구심력의 크기는 질량의 크기에 비례한다는 사실을 확인할 수 있었다.[3] 오차 논의 및 검토① 실험 과정에서의 실수실험값들을 살펴보면 회전반경이 클수록 오차율이 커지는 경향을 확인할 수 있다. 오차가 이렇게 나온 이유는 우리가 추를 매달고 실험을 진행할 때 3중추를 매단 연직선의 실을 연직선의 흠에 맞추는 것을 깜빡했기 때문이라고 생각한다. 실험을 진행할 때 계속 용수철 쪽으로 더 기울어져 있었다. 이때 연직선의 흠과 연직선이 이루는 각도를 라고 하면 실제로 회전반경은 실의 길이에 를 곱한 값만큼 작았을 것이다.[4] 결론이번 실험은 Hare의 장치를 이용해 물과 에틸-알코올, 물과 소주의 액체기둥을 만들고, 장치 내의 공기 압력을 조금씩 높여주면서 액체 기둥의 높이를 조금씩 낮추었다. 이 과정에서 두 액체 기둥의 높이 변화를 측정하고 이미 알고 있는 물의 밀도를 이용해 에틸-알코올과 소주의 밀도를 측정했다. 또한 소주의 밀도를 측정함으로써 소주의 에틸-알코올의 농도를 측정했다. 이 과정에서 Hare의 장치를 이용해 액체의 밀도를 측정하는 방법을 알았고 그 과정에서 뉴턴의 운동 제1법칙의 적용과 유체 내의 압력에 관한 정의를 이해했다. 에틸-알코올의 밀도 측정은 1회차-0.78311 ,2회차-0.79253 이 나왔고 오차율은 두 실험 1%미만으로 비교적 정확하게 나왔다. 소주의 밀도측정은 0.96853 이 나왔다. 오차율 10%로 꽤 크게 나왔다. 실험을 진행하면서 계속해서 상승하는 실험실의 온도를 고려하지 못하고, 실험의 순서를 적절하게 배치하지 못해 용액이 섞여서 오차가 발생한 것 같다. 결과값에서 오차 논의에서 설명한 오차들만 배제할 수 있었다면 참값에 준하는 실험 결과를 얻을 수 있었을 것으로 생각된다.
