가. 카메라는 실험하기 좋은 화면을 맞춘다. 수텐드는 수직이 되도록 조정하고 그 면에 카메라를 수직이되도록 맞춘다. 공울 스텐드에 건다.나. 기준자를 운동면에 놓고 화면을 캡쳐 스케일 및 좌표계를 설정한다.다. 진자의 길이를 80 정도로 고정하여 운동시키고 화면을 캡처한다. 진폭은 작게 하고 촬영시간은 진자가 4~5회 정도 왕복하면 된다.라. 앞의 촬영파일을 분석하여 주기를 구한다. 분석은 그래프 그리기를 이용하여 T-X에 관한 그래프를 그리고, 이때 그래프 형식은 피사체1, 회귀형식은 없음으로 한다. 분석결과의 X 좌표값을 이용하여 주기를 계산한다. 주기는 최댓값(또는 최솟값)에서 다음 최댓값(또는 최솟값)까지의 시간으로 계산하면 되지만, 여러 주기가 반복되는 시간을 주기 수로 나누어 계산해 주는 거싱 보다 엄밀한 방법이다.마. 거리 구하기 기능을 이용하여 진자의 길이를 구한다. 길이는 촬영된 동영상의 각각 다른 시점을 선정하여 구해 평균을 구한다. 진자의 높이가 최대가 되는 지점으로 이동 각도 구하기를 이용하여 진자가 Y축과 이루는 각도를 구한다.
1. 실험 목적 한 점에 작용하는 여러 벡터가 평형을 이루게 하여 벡터의 합성과 분해를 공부한다. 2. 실험기구 설명각도판(사진 1-1): 0°~365°를 표시하는 판이다. 도르래(사진 1-1): 힘의 방향을 바꾸어준다. 추(사진 1-2): 무게를 재거나 더하기 위해 쓰는, 일정한 무게의 쇠이다. 추걸이(사진 1-3): 추를 걸기 위한 장치. 무게는 50g이다. 수평계(사진 1-4): 면이 평평한가 아닌가를 재거나 기울기를 조사하는 데 쓰는 기구이다.3. 실험원리 및 이론가. 두 벡터의 합성측정되는 모든 물리량들은 크게 방향을 갖지 않는 스칼라량과, 방향과 크기를 갖는 벡터량으로 나누어진다. 스칼라량의 덧셈과 뺄셈은 그 값들을 그대로 더해 주거나 빼주지만 방향을 가지는 벡터량은 그렇지 않다. 어떤 방향을 가지는 두 물리량 A와 B를 더한 것을 R로 나타낸다. 그러나 R의 크기 R은 코사인 법칙에 의해..<중 략>4. 실험방법가. 각도판 윗면이 수평이 되도록 각도판 위에 수평계를 올려놓고 세 다리의 나사를 조금씩 조정한다. 나. 두 벡터를 합성하기 위해 두 벡터 A와 B를 주어진 표(혹은 임의의 값을) 선택하여 추를 걸어준다. 만약 이때 추걸이를 필요로 하는 추를 사용한다면 벡터의 크기는 추와 추걸이의 무게를 합한 값이다.다. 네 개의 추걸이 중 한 개는 빼놓고..<중 략>
본 실험은 실제 강체구들을 낙하하여 시간과 거리를 재고, 나온 실험값들을 통해 실제 중력가속도를 구해보는 실험이다. 실험 결과 평균 실험값은 10.09으로 실제 이론값인 9.8보다 0.29이 더 큰 실험값이 나왔다. 오차가 나는 이유로는 정확하지 않은 의 측정과 정확하지 않은 강체구들의 지름, 시간 측정이 잘못되었다고 생각한다. 의 측정을 위해 mm자를 사용하였지만 정확한 수직으로 길이를 측정한 것이 아닐 수 있고, 강체구의 직경을 측정하기 위해 버니어 캘리퍼스를 사용하였지만 구의 특성상 직경을 측정할 때 오류가 생겼을 것으로 생각한다. 이러한 것들이 의 값에 영향을 미쳐 실제 이론값보다 큰 결괏값에 영향을 미쳤다고 생각한다. 마지막으로 시간 측정 중 계산하지 않아도 보이는 오류(강체구 B가 지속적으로 발사판 과 가까이 있는 스탠드의 발에 걸림)에 여러 번 재측정하였으나 미처 알 수 없었던 오류가 생겼을 것으로 생각된다.
생각보다 %오차가 커 놀랐다. 이에 대해 오차가 난 이유에 대해 생각해 보았다. 첫 번째로 프로그램의 프레임의 시간 간격이 큰 것에 있다고 생각한다. 실험 영상을 분석할 때, 수평도달거리를 구하는데 프레임의 시간 간격이 커 보다 정확히 구하지 못하였다. 두 번째로 카메라가 수평이 아닌 것에 있다고 생각한다. 실험 시 최대한 수평으로 맞추어 보았지만 결국은 조금 기울어지게 되었다. 이로 인해 최고점의 높이라던가 수평도달거리를 구하는데 오차가 많이 발생했을 것이라 생각된다. 세 번째로 발사장치의 각도의 변화이다. 발사 시 기계의 흔들림을 최소화하기 위해 최대한 흔들리지 않게 잡아 놓았다고 생각하나 의도한 것과 달리 조금 움직였을 수 있다고 생각한다.
이 실험은 구면계를 사용하여 곡률반경을 측정하는 실험이다. 실험 중 구면계의 발을 측정하는 과정에서는 한 사람이 맡았기 때문에 오차는 없었다. 다만 구면계로 구면유리를 측정할 때 최대한 같은 곳에서 측정하려 노력하였으나 약간씩 측정하는 곳이 달라질때마다 구면계가 민감하게 반응했기 때문에 오차가 생겼다. 또한 구면계를 읽는 과정에서 어림으로 읽어야 하는 부분이 있었기에 각자 생각하는 측정값이 조금씩 달랐다. 이러한 것들로 인해 최종적인 결괏값에 오차가 생겼다고 생각된다. 마지막으로 구면계의 발이 조금 무뎌진 곳도 존재했으며 이러한 부분 때문에 많이 정밀하게 측정할 수 없었다. 이러한 영향들로 인하여 최종적인 결괏값에 오차가 생겼다고 생각한다. 이 실험에서 사용된 측정 도구들 보다 더 정밀한 도구를 사용하여 측정하고, 무뎌지지 않은 구면계로 측정할 위치를 표시해 두고 다시 실험한다면 현재 발생한 오차를 좀 더 줄일 수 있다고 생각한다.
동영상 장비를 이용한 물리진자
