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[일반물리실험2] 쿨롱의 법칙 A+ 결과레포트

쿨롱의 법칙 결과레포트[1] 실험값(1) 지름 150mm 원판 전극 : A = 0.01767 m2① 두 원판 전극 사이의 간격 : d = 10 mm[표 1] 실험 1, d = 10 mm 일 때 실험값전압( DELTAV)m _{(실험)}(g)m _{(`이론)}(g){m _{(실험)} -m _{(이론)}} over {m _{(실험)}} TIMES 100(%)3000-0.69-0.72-4.33500-0.92-0.98-6.54000-1.20-1.28-6.674500-1.52-1.62-6.585000-1.88-2.00-6.385500-2.27-2.41-6.176000-2.71-2.87-5.906500-3.20-3.37-5.317000-3.68-3.91-6.257500-4.27-4.49-5.128000-4.78-5.11-6.908500-5.43-5.77-6.269000-6.06-6.47-6.779500-6.73-7.20-6.9810000-7.35-7.98-8.57② 두 원판 전극 사이의 간격 : d = 15mm[표 2] 실험 1, d = 15 mm 일 때 실험값 전압( DELTAV)m _{(실험)}(g)m _{(`이론)}(g){m _{(실험)} -m _{(이론)}} over {m _{(실험)}} TIMES 100(%)3000-0.31-0.32-3.23500-0.44-0.432.34000-0.57-0.5704500-0.73-0.721.45000-0.88-0.89-1.15500-1.07-1.0706000-1.27-1.28-0.7876500-1.49-1.50-0.6717000-1.74-1.7407500-2.00-2.0008000-2.25-2.27-0.8898500-2.52-2.56-1.599000-2.82-2.87-1.779500-3.15-3.20-1.5910000-3.51-3.55-1.14③ 두 원판 전극 사이의 간격 : d = 20mm[표 3] 실험 1, d = 20 mm 일 때 실험값전압( DELTAV)m _{(실험)}(g)m _{(`이론)}(g){m _{(실험)} -m7000-1.73-0.98437500-1.92-1.1241.78000-2.14-1.2840.28500-2.34-1.4438.59000-2.57-1.6237.09500-2.77-1.8035.010000-2.97-2.0032.7(2) 지름 125mm 원판 전극의 면적 : A = 0.01227 m2① 두 원판의 전극 사이의 간격 : d = 10 mm[표 4] 실험 2, d = 10 mm 일 때 실험값전압( DELTAV)m _{(실험)}(g)m _{(`이론)}(g){m _{(실험)} -m _{(이론)}} over {m _{(실험)}} TIMES 100(%)3000-0.52-0.503.83500-0.70-0.682.94000-0.89-0.8904500-1.14-1.121.755000-1.39-1.3905500-1.67-1.68-0.5996000-1.99-2.00-0.5036500-2.31-2.34-1.307000-2.67-2.72-1.877500-3.11-3.12-0.3228000-3.50-3.55-1.438500-3.91-4.00-2.309000-4.36-4.49-2.989500-4.82-5.00-3.7310000-5.31-5.54-4.33② 두 원판의 전극 사이의 간격 : d = 15 mm[표 5] 실험 2, d = 15 mm 일 때 실험값전압( DELTAV)m _{(실험)}(g)m _{(`이론)}(g){m _{(실험)} -m _{(이론)}} over {m _{(실험)}} TIMES 100(%)3000-0.23-0.224.33500-0.31-0.303.24000-0.40-0.4004500-0.51-0.502.05000-0.63-0.621.65500-0.76-0.751.36000-0.90-0.891.16500-1.07-1.042.807000-1.25-1.213.207500-1.42-1.392.118000-1.61-1.581.868500-1.81-1.781.669000-2.04-2.001.969500-2.26-2.221.7710000-2.50-2.461.60③ 두 원판17604000-0.51-0.22574500-0.60-0.28535000-0.71-0.35515500-0.80-0.42486000-0.91-0.50456500-1.03-0.59437000-1.16-0.68417500-1.29-0.78408000-1.43-0.89388500-1.58-1.0036.79000-1.74-1.1235.69500-1.91-1.2534.610000-2.09-1.3933.5[2] 결과 분석2. 오차율2-1. 지름 150mm 원판 전극 :A=0.01767m ^{2}위 그래프에서 확인할 수 있듯이 지름이 150mm 원판 전극실험에서, 두 원판 사이의 거리가 10mm 일 때 모든 전압에서 실험값이 이론값보다 크다는 것을 확인할 수 있다. 또한, 전압이 증가할수록 실험값과 이론값의 차이가 커짐을 확인할 수 있다. 오차율은 전압이 증가할수록 더 커진다.지름이 150mm 원판 전극실험에서, 두 원판 사이의 거리가 15mm 일 때는 위의 첫 번째 실험결과와는 다르게 오차율의 일정한 경향성을 찾지 못했고, 그래프를 통해 확인할 수 있듯이 실험값과 이론값 사이의 오차가 상당히 적다는 것을 확인할 수 있었다. 오차율은 전압이 증가할수록 줄어드는 경향을 보인다.위 그래프에서 확인할 수 있듯이 지름이 150mm 원판 전극실험에서, 두 원판 사이의 거리가 20mm 일 때 모든 전압에서의 실험값이 이론값보다 매우 작다는 것을 확인할 수 있다. 또한, 전압이 증가할수록 실험값과 이론값의 차이가 커지지만 위 [표 3]에서와 같이 오차율 자체는 줄어듦을 확인할 수 있다. 특히 위의 두 원판 사이의 거리가 10mm 일 때와 15mm 일 때는 오차율이 음수이고 한 자릿수 이내였던 반면 위 실험에서는 오차율이 두 자릿수를 넘어가므로 오차가 위 두 실험에 비해 매우 크다는 것을 비교할 수 있다.2-2. 지름 125mm 원판 전극 :A=0.01227m ^{2}위 그래프와 표에서 확인할 수 있듯이 지름이 125mm 원판 전극실험에서, 두 원판 사이의 거리가 10mm 일 때 전압이 리가 15mm 일 때 위의 네 번째 실험결과와는 다르게 오차율의 일정한 경향성을 찾지 못했고, 그래프를 통해 확인한 결과 두 번째 실험결과와 마찬가지로 실험값과 이론값 사이의 오차가 상당히 적다는 것을 확인할 수 있었다. 오차율은 점점 줄어듦을 확인할 수 있다.위 그래프에서 확인할 수 있듯이 지름이 125mm 원판 전극실험에서, 두 원판 사이의 거리가 20mm 일 때 모든 전압에서 실험값이 이론값보다 매우 작다는 것을 확인할 수 있다. 또한, 세 번째 실험과 마찬가지로 전압이 증가할수록 실험값과 이론값의 차이가 커지지만 위 [표 6]에서와 같이 오차율 자체는 줄어듦을 확인할 수 있다. 특히 위의 두 원판 사이의 거리가 10mm 일 때와 15mm 일 때는 오차율이 음수이고 한 자릿수였던 반면 위 실험에서는 오차율이 두 자릿수를 넘어가므로 오차가 위 두 실험에 비해 매우 크다는 것을 비교할 수 있다.3. 데이터 경향성3-1. 거리에 따른 전위차에 따른 관계위 그래프를 보면 두 원판 사이의 거리가 10mm에서 15mm로 증가하면 모든 전압에서 m(실험)의 값도 증가하는 것을 확인할 수 있다. 하지만 원판 사이의 거리가 15mm일 때와 20mm일 때를 비교해보면 전압이 3000V에서 6500V까지는 d=20mm의 실험값이 더 작지만, 나머지 전압에서는 d=15mm 일 때 보다 더 커짐을 확인할 수 있다.마찬가지로 위 그래프를 보면 두 원판 사이의 거리가 10mm에서 15mm로 증가하면 모든 전압에서 m(실험)의 값도 증가하는 것을 확인할 수 있다. 원판 사이의 거리가 15mm일 때와 20mm일 때도 위와 비슷하게 비교해보면 전압이 3000V에서 6000V까지는 원판 사이의 거리가 20mm일 때의 실험값이 더 작지만, 나머지 전압에서는 15mm일 때보다 더 커짐을 확인할 수 있다.실제 거리에 따른 질량 사이의 관계는 쿨롱의 법칙을 통해 찾을 수 있다.F=- {epsilon_0 A (triangleV)^2} over {2d^2}=mg라는 식을 통해 두 원판 사이의 거리가증가할수록m_(실험)의 부호가 음수이기 때문에 질량이 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이 또한 쿨롱의 법칙에서 둘 사이의 관계를 찾을 수 있는데,F=- {epsilon_0 A (triangleV)^2} over {2d^2}=mg 을 살펴보면triangle V 가 증가하면m_(이론)의 값이 줄어든다는 것을 알 수 있다.3-3. 면적과 질량 사이 관계(d-10 mm)위 그래프를 통해 전극 사이 간격이 10 mm로 동일하다면 면적이A=0.01767m ^{2}에서A=0.01227m ^{2}로 감소함에 따라 음의 부호를 가진m_(실험)이 증가함을 확인할 수 있었다. 이는 축전기의 전기용량과 관계가 있다. 축전기의 전기용량이C= { Q} over { TRIANGLE V } ={epsilon _{0} A} over {d}이므로Q= { epsilon_0 A triangleV} over { d}로 나타낼 수 있고, 이에 따라 쿨롱의 법칙이F=- { Q^2} over {2epsilon_0 A } =- {epsilon_0 A (delV)^2} over {2d^2}=mg로 적을 수 있다. 따라서 면적이 커지면 전기용량이 커지고 이에 따라 전기력 또한 증가하게 되는데m_(이론)이 음의 부호를 가지기 때문에 전기력이 커지면 값이 감소하게 된다.[3] 오차 논의 및 검토1) 상, 하부 전극의 평행 문제실험을 진행할 때 전하가 균일하게 분포하기 위해선 상, 하부의 전극을 평행하게 하는 것이 중요한데 저울 받침의 4개의 수평 조절 나사로 평행하게 되도록 조절할 때 두 전극 사이를 육안으로 관찰하므로 오차가 발생하였을 수 있다.2) 저울의 수평 문제아크릴 상자 하단의 수평조절 나사를 이용하여 저울의 수평을 맞추는데 저울의 수평이 완벽하게 맞지 않았을 가능성이 있다.3) 측정자의 실수에 의한 오차육안으로 마이크로미터 눈금 값을 읽기 때문에 오차가 발생했을 가능성이 있다.4) 대전판 가장자리의 불균일한 전기장실험에서 두 대전판을 무한히 큰 경우로 간주하여 무한히 큰 평면 대전판이 만드는 전기장의

공학/기술| 2021.04.09| 8페이지| 2,500원| 조회(174)

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[일반물리실험2] 유도기전력 A+결과보고서

유도기전력 결과레포트[1] 실험값? 1차(외부) 코일의? 길이,L _{1} = 577mm? 감은 수,N _{1} = 1372회(1) 실험 1 ? 과정 (7)의 1차 코일의 인가 전류 변화(자기장의 세기 변화)에 따른 2차 코일의 유도기전력 측정? 2차(내부) 코일의? 감은 수,N _{2} = 1563회? 단면의 반지름,r _{2} = 19.7mm? 인가 주파수,f = 100Hz[표 1] 1차 코일 인가 전류 변화에 따른 2차 코일 유도기전력 측정값회1차 코일의인가 전류(Irms)2차 코일의 유도기전력(varepsilon(실험))2차 코일의 유도기전력(varepsilon(이론)){varepsilon _{2,rm rm s} (실험)- varepsilon _{2, rm rms} (이론)} over {varepsilon _{2, rm rms} (실험)} TIMES 10017.24mA0.024V0.0260V-8.3%221.28mA0.073V0.0761V-4.2%335.19mA0.123V0.126V-2.44%460.4mA0.213V0.216V-1.41%5104.2mA0.368V0.373V-1.36%평균-3.5%(2) 실험 2 ? 과정 (8)의 1차 코일의 인가 주파수 변화에 따른 2차 코일의 유도기전력 측정? 2차(내부) 코일의? 감은 수,N _{2} = 1563회? 단면의 반지름,r _{2} = 19.7mm? 인가 전류,Irms = 63.2mA[표 2] 1차 코일 인가 주파수 변화에 따른 2차 코일 유도기전력 측정값회1차 코일의인가 주파수(f)2차 코일의 유도기전력(varepsilon(실험))2차 코일의 유도기전력(varepsilon(이론)){varepsilon _{2,rm rm s} (실험)- varepsilon _{2, rm rms} (이론)} over {varepsilon _{2, rm rms} (실험)} TIMES 100150Hz0.109V0.11V-0.92%280Hz0.177V0.18V-1.7%3110Hz0.242V0.249V-2.89%4140Hz0.305V0} = 19.7mm[표 3] 2차 코일 감은 수 변화에 따른 2차 코일 유도기전력 측정값회2차 코일의감은 수(N _{2})2차 코일의 유도기전력(varepsilon(실험))2차 코일의 유도기전력(varepsilon(이론)){varepsilon _{2,rm rm s} (실험)- varepsilon _{2, rm rms} (이론)} over {varepsilon _{2, rm rms} (실험)} TIMES 10011563회0.366V0.384V-4.92%21050회0.237V0.258V-8.86%3524회0.114V0.129V-13.2%평균-9.0%(4) 실험 4 ? 과정 (10)의 2차 코일의 단면적 변화에 따른 2차 코일의 유도기전력 측정? 인가 전류,Irms = 63.2mA? 인가 주파수,f = 170Hz? 2차(내부) 코일의 감은 수,N _{2} = 1050회[표 4] 2차 코일 단면적 변화에 따른 2차 코일 유도기전력 측정값회2차 코일의단면의 반지름(r _{2})2차 코일의 유도기전력(varepsilon(실험))2차 코일의 유도기전력(varepsilon(이론)){varepsilon _{2,rm rm s} (실험)- varepsilon _{2, rm rms} (이론)} over {varepsilon _{2, rm rms} (실험)} TIMES 100119.7mm0.237V0.258V-8.87%216.5mm0.163V0.181V-11.0%313.5mm0.107V0.121V-13.1%평균-11.0%[2] 결과 분석1. 오차실험 1부터 실험 4까지 모두 반복하여 진행한 실험이지만 각 반복한 실험마다 조건이 다르기 때문에 실험에 대한 표준오차를 구하지는 않았다. 따라서 오차율을 통해 실험에 대한 정확성을 판단하였다.2. 오차율(1) 실험 1 - 1차 코일 인가 전류 변화에 따른 2차 코일 유도기전력 측정 실험[그래프 1] rms 변화에 다른 유도기전력 오차율위 그래프를 통해 오차율은 대부분 음의 값을 가져, 실험값이 이론값에 비해 작게 측정되었다는 것을 확인하였고약 40mA만큼 전류를 증가시켰을 때의 오차율 변화는 약 0.05%로 계산되었다. 이를 통해 전류의 크기가 작을수록 인가 전류의 미세한 변화만으로도 오차율의 절댓값이 크게 줄어든다는 것 또한 그래프를 통해 확인할 수 있었다.(2) 실험 2 ? 1차 코일 인가 주파수 변화에 따른 2차 코일 유도기전력 측정 실험[그래프 2] 변화에 따른 유도기전력 오차율실험 2에서도 실험 1과 마찬가지로 오차율이 대부분 음의 값을 가져, 실험값이 이론값에 비해 작다는 것을 위에서 확인하였다. 오차율의 평균은 ?2.9%로 실험 1에 비해 다소 이론값에 가깝게 측정되었다. 다만, 이 실험에서는 주파수의 변화폭을 30Hz로 일정하게 해주었는데. 1차 코일의 인가 주파수(f)가 증가할수록 오차율의 절댓값이 커짐을 확인할 수 있다. 또한, 실험 1과는 다르게 그래프의 모양이 거의 직선에 가깝게 나오는 것을 확인할 수 있다. 따라서 1차 코일의 인가 주파수가 증가하여도 일정한 크기로 오차율이 증가한다는 것을 알 수 있다.(3) 실험 3 ? 2차 코일 감은 수 변화에 따른 2차 코일 유도기전력 측정 실험실험 3과 4에서는 반복 횟수가 3회이기 때문에 에서도 위 실험 1, 2와 마찬가지로 오차율이 음의 값을 가진다는 것을 확인하였고, 오차율의 평균값은 ?9.0%로 실험 1, 2에 비해 크게 측정되었다. 실험 3도 실험 2와 마찬가지로 코일의 감은 수 변화가 줄어들수록 오차율의 절댓값이 증가하였다.(4) 실험 4 ? 2차 코일 단면적 변화에 따른 2차 코일의 유도기전력 측정 실험실험 4는 실험 3과 매우 비슷하게 오차율이 음의 값을 가지고, 오차율의 평균값이 ?11.0%로 매우 크게 측정되었다. 오차율의 변화 또한 실험 3과 마찬가지로 코일 단면의 반지름이 감소할수록, 오차율의 절댓값이 증가하였다는 것을 확인할 수 있다.3. 데이터 경향성(1) 1차 코일의 인가 전류와 2차 코일의 유도기전력 사이의 관계유도기전력은 시간에 대해 변하는 교류 전압이다. 실험 1의 측정값을 비교해보면 진공에서의 투자 실제 이론값과 비교해보기 위해 교류 전압의 평균값인 rms 전압을 식으로 나타내보면 다음과 같다.epsilon _{2,` rm r,ms it} = {2 pi ^{2} mu _{0} N _{1} N _{2} r _{2} ^{2} fI _{r,ms it}} over {L _{1}} 이 식을 통해 1차 코일의 인가 전류인 (Irms)가 증가할수록 2차 코일의 유도기전력(varepsilon(이론))이 증가함을 확인할 수 있다.(2) 1차 코일의 인가 주파수와 2차 코일의 유도기전력 사이의 관계실험 2의 측정값을 비교해보면 진공에서의 투자율, 1차 코일의 감은 수, 2차 코일의 감은 수, 2차 코일의 반지름, 1차 코일에 인가되는 교류 전류의 rms 값, 1차 코일의 길이가 동일할 때, 1차 코일의 인가 주파수가 증가할수록, 2차 코일의 유도기전력인(varepsilon(실험)) 또한 증가한다는 사실을 알 수 있다. 위의 3-(1)과 마찬가지로 실제 식과 비교해보면epsilon _{2,` rm r,ms it} = {2 pi ^{2} mu _{0} N _{1} N _{2} r _{2} ^{2} fI _{r,ms it}} over {L _{1}}을 통해 알 수 있듯이 1차 코일의 인가 주파수(f)와 유도기전력은 비례 관계에 있다. 따라서f가 증가하면 2차 코일의 유도기전력(varepsilon(이론))이 증가한다는 것을 실제 식을 통해서도 확인할 수 있다.(3) 2차 코일 감은 수와 2차 코일의 유도기전력 사이의 관계진공에서의 투자율, 1차 코일의 감은 수, 2차 코일의 반지름, 1차 코일에 인가되는 교류 전류의 rms 값, 1차 코일에 인가되는 교류 전류의 주파수, 1차 코일의 길이가 동일할 때, 2차 코일의 감은 수가 1563회, 1050회, 524회 이렇게 감소할수록 2차 코일의 유도기전력 실험값은 각각 0.366V, 0.237V, 0.114V로 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이 또한 식을 통해서 확인해 볼 수 있는데,epsilon _{2,` rm r,ms it} =사이의 관계실험 4 또한 진공에서의 투자율, 1차 코일의 감은 수, 2차 코일의 감은 수, 1차 코일에 인가되는 교류 전류의 rms 값, 1차 코일에 인가되는 교류 전류의 주파수, 1차 코일의 길이가 동일할 때, 2차 코일 단면의 반지름이 19.7mm, 16.5mm, 13.5mm로 감소할수록 2차 코일의 유도기전력 실험값이 0.237V, 0.163V, 0.107V로 감소한다는 사실을 알 수 있다. 2차 코일 단면의 반지름과 유도기전력 사이의 관계는epsilon _{2,` rm r,ms it} = {2 pi ^{2} mu _{0} N _{1} N _{2} r _{2} ^{2} fI _{r,ms it}} over {L _{1}} 이 식에서 확인할 수 있듯이 위의 실험 1, 2, 3과는 다르게 제곱(r _{2 }^2) 관계이므로, 반지름이 조금만 증가해도, 유도기전력은 더 크게 증가한다. 또한,r_2을pir_2 ^2으로 묶어 2차 코일의 단면적으로 본다면 단면적과 유도기전력 크기에 비례한다는 것을 알 수 있다.[3] 오차 논의 및 검토(1) 함수발생기와 멀티미터의 정밀도로 인한 오차실제 실험을 진행하며 함수발생기에서 조정한 주파수와 멀티미터에서 측정한 주파수를 비교해보면 큰 차이는 아니지만 대략 1Hz의 차이를 보였다. 이는 각 함수발생기와 멀티미터의 오차로 발생한 차이이다. 1Hz의 차이는 실험 1의 반복 5에서 계산해보면 약3.7times10^-3V의 차이를 보인다. 이는 어느 정도 유효한 숫자이기 때문에 실험값에 영향을 준 오차라 판단하였다.(2) 저항으로 인해 발생한 오차위 실험에서 전선을 사용하여 발생한 저항과 주변 실험 환경에 따라 발생한 미세한 저항으로 인해 실제 실험값이 다르게 측정되었을 수 있다. 하지만 이는 매우 작은 오차로 실험값에 큰 영향을 주는 오차라 판단하지 않았다.(3) 코일의 감은 수가 일정하지 않음실험 4에서 2차 코일의 감은 수를 일정하게 하고, 2차 코일의 단면적만 변화를 주어 실험값을 측정해야 했다. 하지만 실제로 2차 코일의 감

공학/기술| 2021.04.09| 6페이지| 2,500원| 조회(292)

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[일반물리실험2] RC 충,방전 회로 실험 A+ 결과보고서

RC 충·방전 회로 결과레포트[1] 실험값?전지의 전압 측정값 : 5.01V?오실로스코프의 저항 측정값 R0 : 1MOMEGA (1) 실험 1 ? 저항 : 100k OMEGA , 축전기 : 100mu F[표 1] 저항이 100, 축전기 100F일 때 측정값V _{C,실험}V _{C,이론}{V _{C,이론} -V _{C,실험}} over {V _{C,이론}} TIMES 100(%)tau _{실험}tau _{이론}{tau _{이론} `-` tau _{실험}} over {tau _{이론}} TIMES 100(%)충전4.40V4.55V3.308.80s9.09s3.19방전4.56V4.55V-0.2209.00s9.09s0.990[그림 1] 실험1 방전 시간상수[그림 2] 실험1 방전 최종전위차[그림 3] 실험1 충전 시간상수[그림 4] 실험1 충전 최종전위차(2) 실험 2 ? 저항 : 100k OMEGA , 축전기 : 47mu F[표 2] 저항이 100, 축전기 47F일 때 측정값V _{C,실험}V _{C,이론}{V _{C,이론} -V _{C,실험}} over {V _{C,이론}} TIMES 100(%)tau _{실험}tau _{이론}{tau _{이론} `-` tau _{실험}} over {tau _{이론}} TIMES 100(%)충전4.40V4.55V3.304.30s4.27s-0.703방전4.56V4.55V-0.2204.60s4.27s-7.73[그림 5] 실험2 방전 시간상수[그림 6] 실험2 방전 최종전위차[그림 7] 실험2 충전 시간상수[그림 8] 실험2 충전 최종전위차(3) 실험 3 ? 저항 : 50k OMEGA , 축전기 : 47mu F[표 3] 저항이 50, 축전기 47F일 때 측정값V _{C,실험}V _{C,이론}{V _{C,이론} -V _{C,실험}} over {V _{C,이론}} TIMES 100(%)tau _{실험}tau _{이론}{tau _{이론} `-` tau _{실험}} over {tau _{이론}} TIMES 100(%)충전4.72V4.77V1.3.14방전4.72V4.77V1.052.40s2.23s-7.62[그림 9] 실험3 방전 시간상수[그림 10] 실험3 방전 최종전위차 [그림 11] 실험3 충전 시간상수[그림 12] 실험3 충전 최종전위차(4) 실험 4 ? 저항 : 100k OMEGA , 축전기 : 10mu F[표 4] 저항이 100, 축전기 10F일 때의 측정값V _{C,실험}V _{C,이론}{V _{C,이론} -V _{C,실험}} over {V _{C,이론}} TIMES 100(%)tau _{실험}tau _{이론}{tau _{이론} `-` tau _{실험}} over {tau _{이론}} TIMES 100(%)충전4.56V4.55V-0.2201.00s0.91s-9.89방전4.56V4.55V-0.2201.10s0.91s-20.9[그림 13] 실험4 방전 시간상수[그림 14] 실험4 방전 최종전위차[그림 15] 실험4 충전 시간상수[그림 16] 실험4 충전 최종전위차[2] 결과 분석1. 오차율(1) 전위차의 오차율[표 5] 전위차의 이론값, 실험값, 오차율V _{C,실험}V _{C,이론}오차율(%)실험 1 충전4.40V4.55V3.30실험 1 방전4.56V4.55V-0.220실험 2 충전4.40V4.55V3.30실험 2 방전4.56V4.55V-0.220실험 3 충전4.72V4.77V1.05실험 3 방전4.72V4.77V1.05실험 4 충전4.56V4.55V-0.220실험 4 방전4.56V4.55V-0.220전위차의 오차율을 비교해보면 실험 1과 2에서는 이론값과 실험값이 동일했기 때문에 충전 시 오차율은 3.30%, 방전 시 오차율이 ?0.220%로 서로 같았다. 다음으로 진행한 실험 3에서는 이론값이 앞의 실험들과 다르게 나왔다. 하지만 충전과 방전일 때 모두 실험값이 4.72V로 같다는 것을 확인할 수 있었고, 따라서 실험 3의 오차율은 둘 다 1.05%이다. 마지막으로 실험 4에서는 이론값이 앞의 실험 1과 2에서와 같고, 충전과 방전일 때 실험값이 4.56V로 모두 같았기 때문에 충전과 20%이다. 따라서 실험 1과 2일 때는 충전 시 오차율보다 방전 시 오차율이 더 낮음을 확인할 수 있었고, 실험 3과 4에서는 충전 시 오차율과 방전 시 오차율이 같다는 것을 확인할 수 있었다.(2) 시간 상수의 오차율[표 6] 시간 상수의 이론값, 실험값, 오차율tau _{실험}tau _{이론}오차율(%)실험 1 충전8.80s9.09s3.19실험 1 방전9.00s9.09s0.990실험 2 충전4.30s4.27s-0.703실험 2 방전4.60s4.27s-7.73실험 3 충전2.30s2.23s-3.14실험 3 방전2.40s2.23s-7.62실험 4 충전1.00s0.91s-9.89실험 4 방전1.10s0.91s-20.9시간 상수의 오차율을 비교해보자. 실험 1에서는 이론값이 9.09s이며 실험값은 충전 시 8.80s이고 방전 시 9.00s이다. 즉, 실험 1에서는 충전 실험보다 방전 실험에서 오차율이 더 적었다. 실험 2에서는 이론값이 4.27s이고 실험값은 충전과 방전 시 각각 4.30s 4.60s이다. 실험 2에서는 실험 1과 반대로 방전 실험보다 충전 실험에서 오차율이 더 적었다. 실험 3에서는 이론값이 2.23s, 실험값은 충, 방전 각각 2.30s 2.40s이다. 실험 3에서는 실험 2와 마찬가지로 방전 실험보다 충전 실험에서 오차율이 더 적었다. 실험 4에서는 이론값이 0.91s, 실험값은 충, 방전 각각 1.00s 1.10s이다. 실험 4는 실험 2, 3과 마찬가지로 방전 실험보다 충전 실험에서 오차율이 더 적다는 것을 확인할 수 있다.2. 데이터 경향성(1) 축전기의 전기용량과V _{C,실험},tau _{실험}의 관계저항은 동일하고 축전기 전기용량의 차이가 다른 실험은 실험 1과 2이다. 이 두 실험의 전기용량은 실험 1에서는 100mu F, 실험 2에서는 47mu F로 다르다. 두 실험의V _{C,실험}을 비교해보면 충전실험과 방전실험 모두 완전히 같다는 것을 확인할 수 있다. 따라서 축전기의 전기용량은V _{C,실험}에 영향을 미치지 않는다는 이는 키르히호프 법칙을 이용하여 양단에 충전되는 전하량 q를 시간 t에 대해 나타내보면q= {R _{0} CV} over {(R+R _{0} )} [1-e ^{- {(R+R _{0} )} over {RR _{0} C} t} ]이다. 이 식을 통해 최종 전위차를 구해보면V _{C,`이론} = {R _{0} V} over {(R+R _{0} )}와 같다. 따라서 이 식에서는 축전기의 전기용량은 측정값에 영향을 주지 않는다는 것을 식을 통해서도 확인할 수 있다.다음으로tau _{실험}를 비교해보면 충전실험과 방전실험에서 약 절반 정도 줄어드는 것을 확인할 수 있다. 이 또한 전하량 q를 시간 t에 대해 나타낸 식을 통해 RC회로의 시간 상수를 구해보면tau _{이론} = {RR _{0} C} over {(R+R _{0} )}이다. 축전기의 전기용량이 반 정도로 줄어들면 시간 상수도 반 정도로 줄어든다. 따라서 축전기의 전기용량은tau _{실험}값에 정비례하게 영향을 주는 것을 확인할 수 있다.(2) 저항과V _{C,실험},tau _{실험}의 관계축전기의 전기용량은 동일하고 저항만 다른 실험은 실험 2과 실험 3이다. 이 두 실험의 저항은 실험 2에서는 100k OMEGA , 실험 2에서는 50k OMEGA 로 다르다.V _{C,실험}을 비교해보면 충전실험과 방전실험 모두 실험 2보다 실험 3이 더 커지는 것을 확인할 수 있다. 따라서 저항은V _{C,실험}에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있다. 이는 위와 마찬가지로 양단에 충전되는 전하량 q를 시간 t에 대해 나타내보면q= {R _{0} CV} over {(R+R _{0} )} [1-e ^{- {(R+R _{0} )} over {RR _{0} C} t} ]이다. 이 식을 통해 최종 전위차를 구해보면V _{C,`이론} = {R _{0} V} over {(R+R _{0} )}와 같다. 따라서 이 식에서는 분모 부분에 오실로스코프의 저항과 회로 내 저항의 합으로 나타내어지기 때문에 회로 내의 저항이 감소하면 분모의 값이증가한다는 것을 식을 통해서 확인할 수 있다.다음으로tau _{실험}를 비교해보면 충전실험과 방전실험에서 모두 줄어드는 것을 확인할 수 있다. 이 또한 전하량 q를 시간 t에 대해 나타낸 식을 통해 RC회로의 시간 상수를 구해보면tau _{이론} = {RR _{0} C} over {(R+R _{0} )}이다. 따라서 회로 내 저항은tau _{실험}값에 영향을 주는데, 오실로스코프의 저항(R _{O})는10 ^{6} OMEGA 이고 실험 2와 3에서 각각 회로 내 저항은10 ^{5},5 TIMES 10^4으로 오실로스코프의 저항에 비해 작다는 것을 알 수 있다. 분모에 있는 부분인R _{O} +R에서는 값에 큰 영향을 주지 않지만 분자에 있는RR_O C에서는 곱해진다. 따라서 실험 2에서 3으로 갈 때 분모 부분에 더 작은 값이 더해지므로 분모가 작아져 전체 값이 커지는 영향보다, 분자의 곱셈으로 의해서 전체 값이 줄어드는 영향이 훨씬 더 크기 때문에 약 절반 정도로 줄어든다는 것을 식을 통해 확인할 수 있다.(3) 그래프의 해석위 오실로스코프에 나와 있는 그래프를 보며 충전과정에서는 실험 1~4 모두 t=0일 때는 전하가 없으나, 이후로 전하가 급격히 충전되고 시간이 흐를수록 서서히 증가하며 축전기 양단의 최종전위차 값에 도달하는 것을 확인할 수 있다. 다만 이때의 축전기 양단의 최종 전위차V _{C,실험}는 전지의 단자전압과 같지 않다는 것 또한 위 그래프에서 확인할 수 있는데, 이는 오실로스코프의 자체 저항 때문이다.방전 과정에서는 실험 1~4 모두 t=0에서 최종 전위차이고, 처음엔 급격히 감소하다 시간이 흐를수록 서서히 줄어든다. 이 또한 최종 전위차가 전지의 단자전압과 같지 않다는 것을 실험을 통해 확인할 수 있다.[3] 오차 논의 및 검토1) 오실로스코프의 자체 저항오실로스코프가 회로에 연결되면 이상적인 RC회로에 오실로스코프 자체의 저항이 더해져 회로 해석이 달라지게 된다. 하지만 오실로스코프는 일반적으로 큰 저항값을 가지기 때문에 결과에 큰 영향다.

공학/기술| 2021.04.09| 7페이지| 2,000원| 조회(295)

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[일반물리실험2] 등전위선 측정 A+ 결과레포트

등전위선 측정 결과레포트[1] 실험값(1) 실험 1 ? 두 원형(小) 전극 사이의 등전위선 측정(2) 실험 2 ? 두 긴 직사각형 전극 사이의 등전위선 측정(3) 실험 3 - ‘도체(금속)의 표면 등전위를 이룬다.’는 현상을 확인① 실험 3 ? 과정 (3)의 전류 측정값? 원형(大) 전극 : -2 ~ +5mu A? 긴 직사각형 전극 : -21 ~ +27mu A② 실험 3 ? 과정 (4)의 전류 측정값? 원형(大) 전극 : +3mu A? 긴 직사각형 전극 : +4mu A[2] 결과 분석- (실험 1) 두 원형전극 사이의 등전위선 측정: 측정값을 토대로 그린 등전위선은 서로 겹치거나 끊어지지 않았다. 그리고 등전위선의 모양은 전극과 가까워질수록 원형에 가깝게 그려졌으며 등전위선의 간격은 조밀해지는 경향을 보였다. 또한, 모눈종이의 가로 중앙선을 기준으로 등전위선의 모양은 거의 상하 대칭을 이루고 있고, 세로 중앙선을 기준으로 좌우 대칭도 이루는 것을 확인할 수 있었다.- (실험 2) 두 직사각형 전극 사이의 등전위선 측정: 측정값을 바탕으로 그린 등전위선은 (실험 1)과 마찬가지로 서로 겹치거나 끊어지지 않았다. 등전위선의 간격은 전극에 멀어질수록 퍼지는 경향을 보였다. 다만, (실험 1)에서는 원형 전극을 둘러싼 원형 형태의 등전위선이 관찰됐으나 (실험 2)에서는 직사각형 전극을 둘러싼 형태의 등전위선이 관찰됐고, 등전위선의 곡률은 원형 전극에 비해 작게 나타났다. 마찬가지로 모눈종이의 가로 중앙선과 세로 중앙선을 기준으로, 등전위선의 모양은 각각 상하, 좌우 대칭을 이루는 것을 확인할 수 있었다.- (실험 1)과 (실험 2)의 유사점: 두 실험에서 관찰된 등전위선 모두 서로 겹치거나 끊어지지 않았다. 또한, 전극에서 멀어질수록 등전위선의 간격이 멀어지고, 가까워질수록 조밀해지는 경향을 보였으며 두 전극의 가운데 지점에서는 거의 직선 모양의 등전위선이 관찰됐다.- (실험 1)과 (실험 2)의 차이점: 두 실험 모두, 전극에 가까워질수록 나타나는 등전위선의 모양은 전극의 모양에 따라 달라졌다. (실험 1)에서는 전극에 가까워질수록 원형 형태에 가까운 등전위선이 나타났고, (실험 2)에서는 전극에 가까워질수록 직사각형 형태와 가까운 등전위선이 나타났다. 그러나 두 실험 모두 전극에서 멀어질수록 전극의 모양과 무관한 형태의 등전위선이 관찰됐다. 즉, 매우 멀리서 관측한다면 등전위선의 출처가 원형 전극인지 직사각형 전극인지 구분하기 어려울 것이다.- (실험 3): 소량의 전류가 거의 일정하게 흐르는 것을 관찰했으나 전류 값의 미세한 변화도 관찰할 수 있었다. 이는 도체 표면을 따라 움직일 때 표면이 완벽히 고르지 않고, 누르는 세기에 따라 저항이 변하여 미세한 전류 변화가 생겼기 때문이라고 할 수 있다.* 데이터 경향성- x축 위치와 등전위선 기울기의 관계데이터의 경향성을 파악하기 위해 인접한 두 점의 기울기를 구했다. 최대 기울기는 대부분의 경우 x축에 수직인 형태로 나타나기 때문에 최소 기울기를 통해 비교해주었다. 고정 검침봉의 좌표를 중심으로 등전위선의 최소 기울기를 비교해준다면 등전위선이 얼마나 휘었는지 판단할 수 있다. 또한, 상하 좌우가 완벽하게 대칭은 아니지만 어느 정도 비슷한 면이 있기 때문에 등전위선 측정 모눈종이를 좌표축으로 볼 때, 1사분면에서의 기울기만 비교했다.[표 1] (실험 1)에서의 좌표고정 검침봉 좌표(0, 0)(5, 0)(10, 0)(15, 0)(20, 0)(22, 0)x값, y값, 기울기xyxyxyxyxyxy이동 검침봉 좌표0358.5*************23403083015.5*************02572514.5**************************0**************************8501051010.51017104513.*************55013[표 2] (실험 1)에서의 기울기와 최소 기울기고정 검침봉 좌표(0, 0)(5, 0)(10, 0)(15, 0)(20, 0)(22, 0)기울기x103.31.754x551.71.31.5xx3.31.70.60.4x52.51.70.2-0.2x5101.70-1x5105-0.1-2.5x-5x5-0.1x최소 기울기x-52.51.7-0.1-2.5[그래프 1] (실험 1) 최소 기울기 그래프위 (실험 1)에서의 최소 기울기 표에서 (0, 0)에서는 x축에 수직으로 나타났기 때문에 그래프 상에 나타내지 않았다. 고정 검침봉의 좌표가 (5, 0)일 때를 제외하고 나머지 (10, 0)에서 (22, 0)까지의 최소 기울기는 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 (5, 0)인 경우는 실험 과정에서 발생한 오차라 판단할 수 있다. 고정 검침봉의 좌표가 (22, 0)에서 (0, 0)까지 감소할수록 원형 전극(오른쪽)에서 더 멀어진다. 따라서 원형 전극과 더 멀어질수록 고정 검침봉의 좌표가 (0, 0)에서의 등전위선 모양인 x축에 수직인 모양과 비슷해지고 가까워질수록 원형 전극을 감싸는 원 모양에 가까워진다는 것을 확인할 수 있다.[표 3] (실험 2)에서의 좌표고정 검침봉 좌표(0, 0)(5, 0)(10, 0)(15, 0)(20, 0)(23.5, 0)x값, y값, 기울기xyxyxyxyxyxy이동 검침봉 좌표03563513.53522.*************6***************************************50205.5201120182025.5203016.501551510.51516.51522153514.501051010.5*************1*************450[표 4] (실험 2)에서의 기울기와 최소 기울기고정 검침봉 좌표(0, 0)(5, 0)(10, 0)(15, 0)(20, 0)(23.5, 0)기울기xx103.31-10xx551.3xx1052.50.771.7x10103.31.40.38xxx105-0.4xx1055-0.7xxxxx-2.2최소 기울기x1052.50.77-10[그래프 2] 실험 2 최소 기울기 그래프위 실험 2에서의 최소 기울기 표를 보면 실험 1과 마찬가지로 (0, 0)에서는 x축에 수직으로 나타났다. 고정 검침봉의 좌표가 (5, 0)에서 (23.5, 0)까지 이동할 때, 최소 기울기는 감소하는 것을 확인할 수 있다. 위 실험 1에서와 같게 고정 검침봉의 좌표가 (23.5, 0)에서 (0, 0)까지 감소할수록 직사각형 전극(오른쪽)에서 더 멀어진다. 따라서 직사각형 전극에 더 멀어질수록 고정 검침봉의 좌표가 (0, 0)에서의 등전위선 모양인 x축에 수직인 모양과 비슷해지고 가까워질수록 직사각형 전극을 감싸는 반달 모양에 가까워진다는 것을 확인할 수 있다.- y축 위치와 등전위선 간격의 관계측정한 등전위선 간격의 변화가 상대적으로 뚜렷하게 보이는 (10, 0)과 (15, 0) 간의 간격을 이용해 y좌표와 등전위선의 관련성을 파악하고자 했다.위 그래프를 보면, 두 원형 전극을 이용한 실험에서는 y좌표를 0에서 35까지 5의 간격으로 측정할 때, 측정된 등전위선 간격은 각각 5, 6, 6.5, 9, 10, 11.5, 13.5, 15로 점점 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 두 직사각형 전극을 이용한 실험에서 y좌표를 0에서 35까지 5의 간격으로 측정할 때, 측정된 등전위선 간격은 각각 5, 5, 5.5, 6, 7, 8, 8, 9로 미세하지만 증가하는 경향을 확인할 수 있다. 즉, 등전위선의 간격은 전극에서 멀어질수록 넓어진다는 사실을 알 수 있다. 등전위선의 간격이 좁아질수록 전기력선은 조밀해진다. 이는 전기장이 세진다는 것을 나타낸다. 따라서 분석한 데이터 경향성을 바탕으로 전극에서 가까워질수록 전기장의 세기가 증가하고, 멀어질수록 감소한다는 사실을 확인했다.[3] 오차 논의 및 검토1. 등전위선 실험에서의 오차등전위선이 이론과 다르게 완벽히 매끄러운 곡선으로 그려지지 않았다. 이는 등전위선 실험에서 점의 개수가 충분하지 않았고, 아래의 작은 오차들이 서로 영향을 주고받았기 때문이라고 추론할 수 있다. 그 오차들은 다음과 같다.1) 굴절에 의한 오차물 안의 위치를 관측했기에 굴절에 의한 오차 가능성이 있다. 하지만 수조에 담긴 물의 깊이가 많이 깊은 것은 아니었기 때문에 이 오차는 실험결과에 아주 미미한 영향을 끼쳤다고 판단하였다.2) 물에 의한 부력물에 의한 부력으로 전극 이동 가능성이 있다. 부력을 공식으로 나타내면B= rho gV이고rho는 유체의 밀도이고 g는 중력가속도, V는 물체의 잠긴 부피를 나타낸다. 수조에 잠긴 전극의 부피에 비례하여 부력이 커지게 되는데 실제 실험에서 원형 전극과 직사각형 전극이 반 정도 잠겼으나, 부피에 비해 전극의 무게가 크기 때문에 부력의 영향을 크게 받았을 것으로 판단되지 않는다.3) 수조의 수평 상태수조의 수평 상태가 잘 갖추어 있지 않으면 수조의 모든 면이 물에 골고루 잠기지 않게 되어 실험결과에 오차를 주었을 수 있다. 이 오차 또한 영상을 통해 확인해보면 수조의 모든 면이 물에 골고루 잠긴 것을 확인할 수 있기 때문에 큰 영향을 준 오차라 판단하지 않았다.4) 이동 검침봉과 고정 검침봉의 두께

공학/기술| 2021.04.09| 6페이지| 2,000원| 조회(1,481)

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[일반물리실험] 글라이더의 가속도 측정 A+결과레포트

글라이더의 가속도 측정 결과레포트[1] 실험값(1) 추(추걸이 포함)의 질량 M을 변화시켜가며 실험? 글라이더의 질량 m = 191.27 g? 추(추걸이 포함)의 질량 M = 55.93 g? 이론값 :({ M} over { m+M})g=221.7cm/s ^{2}[표 1] 추 질량이 55.93 g 일 때 가속도회a _{(실험)} (cm/s ^{2})a _{(이론)} (cm/s ^{2}){a _{(이론)} -a _{(실험)}} over {a _{(이론)}} TIMES 100 (%)1217.7221.71.802219.31.083219.70.9024220.40.5865219.21.13평균219.31.10? 추(추걸이 포함)의 질량 M = 25.57 g? 이론값 :({ M} over { m+M})g=115.6cm/s ^{2}[표 2] 추 질량이 25.57 g 일 때 가속도회a _{(실험)} (cm/s ^{2})a _{(이론)} (cm/s ^{2}){a _{(이론)} -a _{(실험)}} over {a _{(이론)}} TIMES 100 (%)1115.9115.6-0.2602113.02.253115.30.2604114.21.215114.31.12평균114.50.952? 추(추걸이 포함)의 질량 M = 75.99 g? 이론값 :({ M} over { m+M})g=278.6cm/s ^{2}[표 3] 추 질량이 75.99 g 일 때 가속도회a _{(실험)} (cm/s ^{2})a _{(이론)} (cm/s ^{2}){a _{(이론)} -a _{(실험)}} over {a _{(이론)}} TIMES 100 (%)1283.1278.6-1.622278.30.1083278.8-0.07184277.70.3235271.12.69평균277.80.287(2) 글라이더의 질량 m을 변화시켜가며 실험? 추(추걸이 포함)의 질량 M = 75.99 g? 글라이더의 질량 m = 231.38 g? 이론값 :({ M} over { m+M})g=242.3cm/s ^{2}[표 4] 글라이더 질량이 231.38 g 일 때 가속도회a _{(실험)} (cm/s ^{2})a _{(이론)} (cm/s ^{2}){a _{(이론)} -a _{(실험)}} over {a _{(이론)}} TIMES 100 (%)1238.8242.31.442244.4-0.8673245.6-1.364237.32.065247.5-2.15평균242.7-0.165? 글라이더의 질량 m = 251.21 g? 이론값 :({ M} over { m+M})g=227.6cm/s ^{2}[표 5] 글라이더 질량이 251.21 g 일 때 가속도회a _{(실험)} (cm/s ^{2})a _{(이론)} (cm/s ^{2}){a _{(이론)} -a _{(실험)}} over {a _{(이론)}} TIMES 100 (%)1229.2227.60.7032229.9-1.013228.2-0.2644231.7-1.805220.73.03평균227.9-0.149? 글라이더의 질량 m = 290.9 g? 이론값 :({ M} over { m+M})g=203.0cm/s ^{2}[표 6] 글라이더 질량이 290.9 g 일 때 가속도회a _{(실험)} (cm/s ^{2})a _{(이론)} (cm/s ^{2}){a _{(이론)} -a _{(실험)}} over {a _{(이론)}} TIMES 100 (%)1199.4203.01.772198.72.123197.92.514204.8-0.8875199.01.97평균200.01.50[2] 결과분석1. 오차(1) 추(추걸이 포함)의 질량 M을 변화시켜가며 실험? 추(추걸이 포함)의 질량 M = 55.93 g[표 7] 추 질량이 55.93 g 일 때 가속도 오차반복a _{(실험)} (cm/s ^{2})오차1217.7-4.02219.3-2.43219.7-2.04220.4-1.35219.2-2.5평균219.3표준편차2.6표준오차1.2평균값은 219.3으로 참값인 221.7과 조금의 차이를 보였고, 표준편차는 2.6으로 계산되었다. 따라서 표준 오차가 1.7이기 때문에 50%의 신뢰도를 가지는 측정값은 219.3± 0.6745TIMES 1.2 = 219.3± 0.81 로 쓸 수 있다.? 추(추걸이 포함)의 질량 M = 25.57 g[표 8] 추 질량이 25.57 g 일 때 오차반복a _{(실험)} (cm/s ^{2})오차1115.90.32113-2.63115.3-0.34114.2-1.45114.3-1.3평균114.5표준편차1.5표준오차0.67평균값은 114.5 으로 참값인 115.6과 조금의 차이를 보였고, 표준편차는 1.5로 계산되었다. 따라서 표준 오차가 0.6이기 때문에 50%의 신뢰도를 가지는 측정값은 114.5± 0.6745TIMES 0.67 = 114.5± 0.45 으로 쓸 수 있다.? 추(추걸이 포함)의 질량 M = 75.99 g[표 9] 추 질량이 75.99 g 일 때 오차반복a _{(실험)} (cm/s ^{2})오차1283.14.52278.3-0.33278.80.24277.7-0.95271.1-7.5평균277.8표준편차3.9표준오차1.7평균값은 277.8 으로 참값인 278.6과 조금의 차이를 보였고, 표준편차는 3.9로 계산되었다. 따라서 표준 오차가 1.7이기 때문에 50%의 신뢰도를 가지는 측정값은 277.8± 0.6745TIMES 1.7 = 277.8± 1.1 으로 쓸 수 있다.(2) 글라이더의 질량 m을 변화시켜가며 실험? 글라이더의 질량 m = 231.38 g[표 10] 글라이더 질량이 231.38 g 일 때 오차반복a _{(실험)} (cm/s ^{2})편차1238.8-3.52244.42.13245.63.34237.3-5.05247.55.2평균242.7표준편차4.0표준오차1.8평균값은 242.7 으로 참값인 242.3과 조금의 차이를 보였고, 표준편차는 4.0으로 계산되었다. 따라서 표준 오차가 1.8이기 때문에 50%의 신뢰도를 가지는 측정값은 242.7± 0.6745TIMES 1.8 = 242.7± 1.2 으로 쓸 수 있다.? 글라이더의 질량 m = 251.21 g[표 11] 글라이더 질량이 251.21 g 일 때 오차반복a _{(실험)} (cm/s ^{2})편차1229.21.62229.92.33228.20.64231.74.15220.7-6.9평균227.9표준편차3.8표준오차1.7평균값은 227.9 으로 참값인 227.6과 조금의 차이를 보였고, 표준편차는 3.8로 계산되었다.따라서 표준 오차가 1.7이기 때문에 50%의 신뢰도를 가지는 측정값은 227.9± 0.6745TIMES 1.7 = 227.9± 1.1 으로 쓸 수 있다.? 글라이더의 질량 m = 290.9 g[표 12] 글라이더 질량이 290.9 g 일 때 오차반복a _{(실험)} (cm/s ^{2})편차1199.4-3.62198.7-4.33197.9-5.14204.81.85199.0-4.0평균200.0표준편차3.9표준오차1.7평균값은 200.0 으로 참값인 203.0과 조금의 차이를 보였고, 표준편차는 3.9로 계산되었다. 따라서 표준 오차가 1.7이기 때문에 50%의 신뢰도를 가지는 측정값은 200.0± 0.6745TIMES 1.7 = 200.0± 1.1 으로 쓸 수 있다.[3] 오차논의1. 오차 원인 분석실험값과 이론값 사이에서 오차율은 대부분 1% 내외이고 오차의 값 또한 일관적이지 못하다. 따라서 실험 전체에 영향을 미친 주된 오차가 존재한다고 판단하지 않았고, 작은 오차들이 상황에 따라 서로 영향을 끼쳤다고 판단했다. 실험 내에서 발생할 수 있는 오차는 아래와 같다.① 글라이더와 트랙 사이의 마찰력② 실의 무게③ 도르래와 줄의 마찰력④ 도르래의 질량으로 인한 회전관성⑤ 공기저항⑥ 기기오차2. 오차율오차율`=` {이론값`-`실험값} over {이론값} TIMES 100` 에 근거하면 추의 질량이 25.57g일 때 오차율은 0.95%, 추의 질량이 55.93g일 때 오차율은 1.08%, 추의 질량이 75.99g일 때 오차율은 0.29%임을 확인할 수 있다. 또한 글라이더의 질량이 231.38g일 때 오차율은 ?0.17%, 251.21g일 때 오차율은 ?0.13%, 290.9g일 때 1.48%임을 확인할 수 있다.3. 데이터 경향추의 무게가 증가하면 표준오차 작아지는 것을 위 표 7~9를 통해 알아낼 수 있었다. 추의 무게가 증가하는 순서로, 0.67, 1.2, 1.7이다.글라이더의 무게에 따른 표준오차는 글라이더의 무게가 증가할수록, 1.8, 1.7, 1.7로 거의 비슷하지만 조금 감소하는 데이터 경향성을 띄고 있다.이를 통해 추의 무게가 감소할수록, 그리고 글라이더의 무게가 증가할수록 표준오차가 줄어든다는 점을 확인할 수 있다. 그 이유는 글라이더의 무게가 증가하면 트랙과 글라이더 사이의 흔들리지 않고 이상적으로 운동할 수 있기 때문이라 생각할 수 있다. 추의 무게 또한 글라이더의 무게에 대비하여 더 커지게 되면 글라이더의 무게가 상대적으로 가벼워지기 때문에 불안정한 운동을 할 가능성이 커지게 된다. 그렇기 때문에 다음과 같은 데이터 경향성을 띄었다 판단할 수 있다.[4] 결론실험을 진행하며 목적에 맞게 뉴턴의 운동 제 2법칙을 이해할 수 있었다. 위 실험에서 추의 질량을 증가시켜 계의 작용하는 알짜 힘을 증가시켰을 때, 측정된 가속도 값이 증가하는 것을 확인했으므로 물체의 가속도는 작용하는 알짜 힘에 비례함을 알 수 있었다. 또한 글라이더의 질량을 증가시켜 계의 관성을 증가시켰을 때는 측정된 가속도 값이 감소함을 확인했으므로 물체의 가속도는 계의 관성에 반비례하는 것을 알 수 있었다.

공학/기술| 2021.04.09| 8페이지| 2,000원| 조회(204)

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