*용* 스토어

*용*

개인인증

팔로워8 팔로우

소개

등록된 소개글이 없습니다.

전문분야 등록된 전문분야가 없습니다.

판매자 정보

학교정보

입력된 정보가 없습니다.

직장정보

입력된 정보가 없습니다.

자격증

입력된 정보가 없습니다.

판매지수

판매중 자료수

92개
전체 판매량

1,000+개
최근 3개월 판매량

13개
자료후기 점수

평균A+
자료문의 응답률

0%

전체자료 92개

물리학및실험1 1주차결과(예비포함,시립대) - 길이 및 곡률반경 측정

PreliminaryReportLab#01주 제: 길이 및 곡률반경 측정지도교수 : 채 수 조 교수님분반, 조 : 02분반 제 조실 험 일 : 2017년 3월 13일학과 : 전자전기컴퓨터공학부학 번 :이 름 : TOC o "1-3" h z u Hyperlink l "_Toc414807352" 1. Introduction(개요)2 Hyperlink l "_Toc414807353" 1) 실험목적2 Hyperlink l "_Toc414807356" 2. Theory(이론)2 Hyperlink l "_Toc414807357" 1)오차2 Hyperlink l "_Toc414807358" 2)유효숫자2 Hyperlink l "_Toc414807359" 3)표준오차와 평균3 Hyperlink l "_Toc414807359" 4)정확성과 정밀도3 Hyperlink l "_Toc414807360" 3. Apparatus&Procedure(실험장치&실험절차)3 Hyperlink l "_Toc414807358" 1) 실험장치3 Hyperlink l "_Toc414807359" 2) 실험절차4 TOC o "1-3" h z u Hyperlink l "_Toc414807352" 4. Data & Results(데이터와 결과)2 Hyperlink l "_Toc414807353" 1) 버니어 캘리퍼스2 Hyperlink l "_Toc414807353" 2) 마이크로미터2 Hyperlink l "_Toc414807353" 3) 구형계2 Hyperlink l "_Toc414807353" 4) 결과분석3 Hyperlink l "_Toc414807356" 5. Error Analysis(오차해석)3 Hyperlink l "_Toc414807357" 1)눈으로 값을 측정할 때 오차 발생3 Hyperlink l "_Toc414807358" 2)측정 도구와 피측정 도구 표면의 불균일성으로 인한 오차 발생3 Hyperlink l "_Toc414807359" 5)오차에 관하여4 Hyperlink l "_Toc414807360" 6. Discussion(토의)3 Hyperlink l "_Toc414807358" 1) 고찰할 것 1,2,337. Reference(참고문헌)6Ⅰ. Introduction(개요)1) 실험 목적1. 물체를 측정하는 방법을 익힌다.2. 유효숫자 및 오차와 표준편차의 개념을 이해한다. 3. 버니어 캘리퍼스, 마이크로미터, 구면계 등 기본적인 측정 장치의 원리를 이해한다.버니어 캘리퍼스, 마이크로미터, 구면계를 이용하여 직육면체, 원형 탑, 둥근 막대, 사각 막대, 볼록렌즈를 측정해보고 이를 유효숫자와 오차를 고려해 값을 정리해본다.Ⅱ. Theory(이론)1) 오차참값과 측정치의 차이를 의미한다. 일반적으로 참값은 이론적인 수식으로 유도된 값을 의미하며 측정값은 여러 이유 등으로 항상 오차를 포함한다.오차는 측정계기의 미비로 인해 발생하는 계통오차와 한 가지 실험측정을 반복할 때 측정값들의 변동으로 인한 우발오차로 나누어진다. 계통오차의 경우 실험자가 제거가능하고 보정할 수 있는 오차이지만 우발오차는 제거할 수 없다. 다만 측정 회수를 늘려 정밀성을 높일 수 있다.2) 유효숫자측정에서 기록된 전체 자릿수를 측정값의 유효 숫자라고 하고 정확한 값과 불확실한 값을 모두 포함한다.유효 숫자의 규칙을 몇 가지 살펴보자.1. 숫자의 가운데 있는 0은 유효숫자가 아니다.2. 수의 시작하는 부분에 있는 0은 유효 숫자가 아니다.3. 수의 끝에 있는 0이 소수점 다음에 있으면 항상 유효 숫자이다.4. 숫자의 마지막에 있는 0이 소수점 앞에 있으면 유효 숫자일 수도 있고 아닐 수도 있다.3) 표준오차와 평균표본에서 추출해낸 평균값이 실제 모집단의 평균값과 얼마나 차이가 있는지를 나타낸 정도를 말한다.표준오차를 구하기 위해서는 표준편차를 sqrt N으로 나누면 된다. 여기서 N은 표본의 개수갯 의미한다.평균의 값들의 가운데 값을 의미하며 표본들의 합을 개수로 나누어 얻을 수 있다.4) 정확성과 정밀도정확성은마이크로미터 버니어캘리퍼스 구면계직육면체 원형탑 사각막대 둥근막대 볼록렌즈2) 실험절차1. 버니어 캘리퍼스의 영점을 확인한 후 원통의 내경, 외경, 깊이와 높이를 차례대로 측정하고 평균과 표준오차를 구한다.2. 측정이 끝나면 반드시 고정 나사를 죄어 부척을 고정시킨다.버니어 캘리퍼스는 다음과 같이 외경, 내경, 깊이를 측정할 수 있도록 아들자과 어미자로 구성되어 있다.아들자의 눈금 0이 어미자와 겹치는 부분 또는 바로 전 눈금을 읽고 다른 눈금에서 어미자와 아들자가 겹치는 부분을 읽어 계산해준다.위에서는 아들자의 0 눈금을 읽으면 27mm, 겹치는 부분이 0.85mm이므로 27.85mm이다.1. 잠금쇠를 푼 뒤에 아무것도 끼우지 않고 공간을 만든 뒤 맨 끝의 래칫 스톱을 돌리면 공간이 없어지면서 작은 부분이 헛돈다. 이때의 큰 눈금과 작은 눈금을 영점으로 한다.2. 주어진 도구를 측정한 뒤 영점값을 이용하여 보정한 후 평균과 표준오차를 구한다.3. 측정이 끝나면 잠금쇠를 푼다.버니어 캘리퍼스와 마찬가지로 어미자와 아들자 눈금을 읽어 계산한다.B부분이 어미자의 윗 부분과 아랫 부분 중 가장 오른쪽에 위치한 눈금을 읽는다. 그 다음으로 D부분의 눈금을 읽어 더한다.위 그림의 경우 7mm + 0.373mm을 계산한 것임을 알 수 있다.1. 구면계를 평면 유리판 위에 놓고 영점을 조정한다. 회전 눈금판을 회전시켜 눈금판의 0점이 큰 바늘 끝을 가리키도록 한다.2. 볼록렌즈 위에 올려놓고 높이를 측정한다.(측정값에서 앞 과정의 영점 눈금값을 빼면 높이를 구할 수 있다.)3. 위와 같은 과정을 반복한다.4. 백지 위에 놓고 삼발이 정점에 자국을 낸다. 이 정삼각형의 길이를 버니어 캘리퍼스로 측정한다.5. 다음 수식을 이용하여 곡률 반경을 구한다.큰 원의 눈금은 0.01mm가 기본 단위이다. 작은 원 중 위는 10의 자리 아래 원은 1의 자리이다.구면계를 평평한 렌즈 위에 올린 뒤 눈금판의 0점을 큰 바늘 끝을 가리키도록 하고 값을 읽으면 된다.Ⅳ. Date & Resul다. 눈으로 값을 측정했지만 대체적으로 비슷한 값들 얻을 수 있었고 실제 표준오차를 얻어보면 오차율이 높지 않은 것을 확인할 수 있었다.또 버니어 캘리퍼스와 마이크로미터를 비교해보았을 때 마이크로미터가 버니어 캘리퍼스보다 더 정확한 값을 얻을 수 있으면 결과값을 통해 확인해볼 수 있는데 실제로 마이크로미터가 더 정확한 값을 측정할 수 있음을 생각하면 실험에서도 그 영향이 반영되었음을 확인할 수 있다.Ⅴ. Error Analysis(오차해석)1) 눈으로 값을 측정할 때 오차 발생정밀한 기구로 측정한다고 해서 최종적으로 값을 판단할 때 사람의 눈으로 판단한다면 오차가 커질 수 밖에 없다. 위 실험의 경우도 전부 눈을 이용하여 최종 판단을 했기 때문에 오차가 커질 수 밖에 없었다.2) 측정 도구와 피측정 도구 표면의 불균일성으로 인한 오차 발생버니어 캘리퍼스, 마이크로미터 같은 측정 도구와 원형탑, 사각 막대 같은 피측정 도구 모두 표면이 불균일하다. 따라서 도구로 측정할 때 동일한 도구로 측정해도 오차가 생길 수 밖에 없다.3) 도구의 한계로 인한 오차 발생버니어 캘리퍼스는 1/20mm까지 값을 측정할 수 있고 마이크로미터는 1/100mm까지 값을 측정할 수 있다. 그 이상으로 값을 측정할 수 없는데 실제 참값이 존재하는 것은 아니라 정확한 측정이 어렵기도 하지만 도구의 한계로 인해 오차가 발생함을 알 수 있다..4) 구면계로 측정할 시 놓는 위치에 따른 오차 발생볼록렌즈에 놓고 곡률을 측정할 때 놓는 위치에 따라 오차가 발생할 수 밖에 없다. 볼록렌즈의 정 가운데에 구면계를 놓고 측정해야하지만 매번 그 위치가 다를 수 밖에 없기 때문에 오차가 발생할 수 밖에 없다.5) 오차에 관하여버니어 캘리퍼스는 1/20mm까지 값을 측정할 수 있고 마이크로미터는 1/100mm까지 값을 측정할 수 있으므로 눈으로 값을 측정할 시 이 정도 범위에서 오차가 발생한다. 실제 측정값들을 살펴보면 저 근방에서 값들이 달라짐을 알 수 있다.Ⅵ. Discussion(토의)1) 버니어 캘리더 정밀한 측정에 어울리다는 것을 알 수 있다.버니어 캘리퍼스는 1/20mm까지 값을 측정할 수 있고 마이크로미터는 1/100mm까지 값을 측정할 수 있다 실제로 보면 버니어 캘리퍼스 아들자의 경우 19/20mm에 해당하므로 마이크로미터보다 덜 정밀하다는 걸 확인할 수 있다.2) 측정의 정밀도는 측정치의 오차 정도를 가리키는 것으로 관측의 균질성을 나타내며, 관측된 값의 편차가 적을수록 정밀하다. 정밀도에 정확도는 포함되지 않으며, 일반적으로 표준편차나 상대 표준편차로 나타낸다. 정확도는 측정하거나 계산된 양이 실제값과 얼마나 가까운지를 나타내는 기준이며, 관측의 정교성이나 균질성과는 무관하다. 정밀하지만 정확하지 않은 경우와 정확하지만 정밀하지 않은 경우의 예를 생각해보라.예를 들어 화학실험 시 용액을 잘못 제조하고 이를 이용하여 여러 번 값을 측정하게 되면 그 값들의 편차는 매우 적을 것이다. 이는 원하는 데이터(참값)와는 다른 데이터들이지만 그 값들의 편차는 매우 적기 때문에 정확도는 떨어지지만 정밀도가 높은 경우에 해당한다.우리가 다트를 던질 때 원점을 주위로 여러 번 던진다면 이는 균일한 데이터는 아니지만 참값(원점)에 가까운 값들로 이루어져 있음을 알 수 있다. 이는 정밀도는 떨어지지만 정확도는 높은 경우에 해당한다. 물론 모든 다트가 원점에 전부 모여있다면 이는 정확도와 정밀도 모두 높은 경우에 해당한다. 즉 참값에 가까워야하는 게 정확도, 참값과 관련 없이 얼마나 가까운 값들도 이루어져있냐가 정밀도이다.과학에서는 참값이 없기 때문에 대부분 정밀도가 중요한 척도로 사용된다.3) 단순한 장치로 정밀한 측정을 하기 위해서는 어떻게 해야 하는가?정밀도는 측정 횟수가 높을수록 올라간다. 즉 단순한 장치라도 측정횟수를 높힌다면 정밀도를 높힐 수 있다. 또한 오차를 줄이면 정밀도를 높일 수 있는데 위에 제시한 오차원인들을 줄이도록 노력하면 정밀도를 높힐 수 있다. 물론 노력으로 제거할 수 없는 차 원인들도 존재하지만 제거 가능한 오차 원인들을 제거함으로써 정0

공학/기술| 2017.09.04| 11페이지| 1,500원| 조회(294)

물리학및실험, 서울시립대, 시립대, 물리학및실험1, 물리학실험1

미리보기

닫기
물리학및실험1 2주차결과(예비포함,시립대) - 수직낙하운동(직선운동실험2)

PreliminaryReportLab#02주 제: 수직낙하운동(직선운동실험2)지도교수 : 채 수 조 교수님분반, 조 : 02분반 제 13조실 험 일 : 2017년 3월 20일학과 : 전자전기컴퓨터공학부학 번 :이 름 : TOC o "1-3" h z u Hyperlink l "_Toc414807352" 1. Introduction(개요)2 Hyperlink l "_Toc414807353" 1) 실험목적2 Hyperlink l "_Toc414807356" 2. Theory(이론)2 Hyperlink l "_Toc414807357" 1)갈릴레이 실험2 Hyperlink l "_Toc414807358" 2)표준오차와 평균2 Hyperlink l "_Toc414807359" 3)자유낙하운동2 Hyperlink l "_Toc414807359" 4)1차원 등가속도 운동3 Hyperlink l "_Toc414807360" 3. Apparatus&Procedure(실험장치&실험절차)3 Hyperlink l "_Toc414807358" 1) 실험장치3 Hyperlink l "_Toc414807359" 2) 실험절차4 TOC o "1-3" h z u Hyperlink l "_Toc414807352" 4. Data & Results(데이터와 결과)5 Hyperlink l "_Toc414807353" 1) 측정결과5 Hyperlink l "_Toc414807353" 2) 결과해석7 Hyperlink l "_Toc414807356" 5. Error Analysis(오차해석)7 Hyperlink l "_Toc414807357" 1)공기 저항으로 인한 오차 발생7 Hyperlink l "_Toc414807358" 2)물체를 떨어뜨릴 시 무게 중심7 Hyperlink l "_Toc414807359" 3)수식에서 발생하는 오류7 Hyperlink l "_Toc414807359" 4)그래프에 대한 오차 해석8 Hyperlink l "_Toc414807360" 6. Discussion(토의)8 Hyperlink l "_Toc414807358" 1) 고찰할 것 18 Hyperlink l "_Toc414807359" 2) 고찰할 것 297. Reference(참고문헌)9Ⅰ. Introduction(개요)1) 실험 목적물체가 일정한 힘이 작용하여 수직으로 낙하할 때 시간에 따른 위치를 측정하여 1차원 등가속도 운동을 이해한다.Ⅱ. Theory(이론)1) 갈릴레이 실험흔히 알려진 갈릴레이 실험은 서로 다른 질량을 가진 물체들을 같은 높이에서 동시에 떨어뜨렸을 때 동시에 바닥에 도달한다고 알려져 있다. 이는 ‘속도는 질량에 관계없이 가속도에만 영향을 받는다’라는 점을 시사한다. 실질적으로 공기저항은 무시한 상태에서 만족하는 결과로 공기저항을 고려한다면 그 결과는 맞지 않다.2) 표준오차와 평균표본에서 추출해낸 평균값이 실제 모집단의 평균값과 얼마나 차이가 있는지를 나타낸 정도를 말한다.표준오차를 구하기 위해서는 표준편차를 sqrt N으로 나누면 된다. 여기서 N은 표본의 개수를 의미한다.평균은 값들의 가운데 값을 의미하며 표본들의 합을 개수로 나누어 얻을 수 있다.3) 자유낙하운동물체가 자유 낙하할 때 지구에 의한 중력만이 알짜힘이므로 물체의 가속도는 중력가속도 g로 일정하다. 따라서 속도는 시간에 따라 일정하게 증가한다.V= 라는 식에서 유도된 을 이용해 중력가속도를 구할 수 있다.초기 속도와 위치를 0으로 놓은 상태에서 다음과 같이 유도해보도록 하자.t1초 후의 이 물체의 위치 x1은 x1=0.5 * g(t1)^2t2초 후의 이 물체의 위치 x2은 x2=0.5 * g(t2)^2t3초 후의 이 물체의 위치 x3은 x3=0.5 * g(t3)^2 라고 하자.라고 하고 S1=x2-x1과 S2=x3-x2라 할 때4) 1차원 등가속도 운동실제 실험에선 추를 자유낙하 하는게 아니라 줄에 매달아 낙하시키기 때문에 추에 작용하는 힘은 중력과 장력의 합력이 된다. mg – T = ma 에서 유도된다.이 경우 자유 낙하 운동은 아니지만 등가속도 운동에 해당하므로 자유낙하운동 식에서처럼 가속도를 구할 수 있다.즉, 시간에 따른 위치의 변화를 측정하여 가속도를 결정할 수 있다.Ⅲ. Apparatus & Procedure (실험장치 & 실험절차)1) 실험장치Rotary Motion Sensor 550 Interface 삼각대추와 추걸이 pc 도르래 실2) 실험절차1. PASCO 550 Interface를 다음과 같이 연결한다.2. 컴퓨터에서 PASCO Capstone을 행하고 Hardware Setup을 누른 후, Digital 1,2번 구멍을 클릭하여 Rotary Motion Sensor를 선택한다.3. Main 화면에서 Table&Graph를 클릭한 후, Select measurement 항목에서 각각 Time과 Position을 선택한다.4. Rotary Motion sensor의 가장 작은 도르래에 실을 감고 추걸이와 추를 연결한다.5. PASCO Capstone에서 Record 버튼을 누르는 동시에 추를 놓는다.6. 추가 바닥으로 떨어진 후 PASCO Capstone에서 Stop 버튼을 누른다.7. PASCO Capstone에 있는 그래프를 확인하여 속도와 가속도를 결정한다.8. 다음 실험을 반복한다.9. 다음 그래프에 위의 이론을 이용하여 가속도를 구할 수 있다.Ⅳ. Date & Results(데이터와 결과)1) 측정 결과2) 결과 해석일단 측정된 가속도에 대해 살펴보면 중력가속도 크기인 9.8에는 좀 동떨어진 결과가 나왔다. 다음으로 서로 다른 5가지 질량을 이용해 측정한 가속도의 값을 비교해본 그래프를 보면 이론적으로는 상수함수이어야 하나 결과값은 그러하지 않았다.Ⅴ. Error Analysis(오차해석)1) 공기 저항으로 인한 오차 발생공기 저항은 물체의 면적에 비례하고 속도의 제곱에 비례한다. 우리가 실험한 추는 모두 단면적이 동일한 추다. 중력가속도에 가까운 값을 얻기 위해선 공기저항에 대한 고려가 필요하지만 위 실험에서는 공기저항에 대한 고려 없이 실험을 진행했기 때문에 오차가 발생할 수 밖에 없다.2) 물체를 떨어뜨릴 시 무게 중심추를 떨어뜨릴 시 실질적으로 추의 무게중심이 서로 다르게 떨어질 수 밖에 없기 때문에 추가 떨어지면서 계산되는 단면적은 시간에 따라 다르고 시도할 때마다 다르다. 따라서 매번 같은 추를 사용하더라도 공기 저항의 값은 달라지고 마찬가지로 같은 단면적을 가지지만 다른 질량인 추를 사용했을 때도 공기 저항의 값은 달라질 수 밖에 없다. 따라서 시도할 때마다 그 값이 달라지니 표준오차가 생길 수 밖에 없다.3) 수식에서 발생하는 오류해당 수식은 미소 단위에 가까울수록 만족할 수 밖에 없다. 하지만 우리가 측정한 값은 미소 단위를 측정하기에 한계가 있었다. (1cm~10cm 범위로 측정) 따라서 수식을 이용해 값을 직접 구했을 때와 실질적 이론값과는 차이가 존재할 수 밖에 없다.4) 그래프에 대한 오차 해석해당 그래프는 이론적으로 상수함수이어야 한다. 같은 실과 도르래를 사용했기 때문에 실의 장력과 장비의 무게가 동일했고 단면적이 동일한 추를 사용했으며 같은 실험실에서 값을 측정했기 때문이다. 하지만 위와 같은 오차 원인들로 인해 실질적으론 상수함수일 수가 없다. 하지만 해당 값들로 이루어진 그래프는 상수함수와 어느 정도 유사성을 보인다.Ⅵ. Discussion(토의)1) 이 실험에서 얻은 가속도가 알려진 중력가속도와 다른 이유는 무엇인가?가속도와 중력가속도가 다른 이유는 크게 두 가지가 존재한다. 첫째로 이번 실험은 자유낙하운동이 아니라 실에 매달린 추를 떨어뜨리는 일 차원 운동이었기 때문이다. 실의 장력이 존재하기 때문에 T - mg = ma 라는 수식에서 볼 수 있듯이 실제 중력가속도와는 다른 값을 얻을 수 밖에 없다. 둘째로 공기저항을 고려하지 않았기 때문이다. 실질적으로 방금 표현한 수식도 공기저항을 무시한 수식이기 때문에 정확한 값을 얻을 수 없다. 공기저항은 단면적에 비례하고 속도의 제곱에 비례하기 때문에 T – mg + kAv^2 = ma 와 같은 식을 구성해주어야 한다. 그 밖에도 공기의 온도에 대한 영향, 추락하면서 달라지는 무게중심 등이 있다.2) 중력가속도에 가까운 가속도를 얻기 위해 실험 장치 또는 구성을 변경하거나 수정한다면 어떤 부분을(또는 어떻게) 변경해야 할까?먼저 추를 떨어뜨릴 때 동일한 단면적으로 떨어지게 끔 장치가 필요하다. 이번 실험에 사용한 추걸이는 추의 단면적이 바닥과 수평을 유지시키지 못하고 단순히 한 쪽을 실로 고정시켜놓은 형태라 추가 바닥으로 떨어지면서 단면적이 계속적으로 변화될 수 밖에 없었다. 따라서 원통형으로 된 추걸이를 사용하는 게 가장 이상적일 것이다. 두 번째로 장력이 거의 없는 실을 사용해야 한다. 중력 가속도와 가까운 가속도를 얻는다는 이야기를 직선운동을 자유낙하운동처럼 만들어야 한다. 투수가 공을 던질 때나 과속 운전 단속을 할 때 사용하는 속도를 측정하는 기계를 사용하지 않는 이상 어쩔 수 없이 실에 매달아서 낙하시키는 일차직선운동의 형태로 가속도를 측정해야 한다. T - mg = ma 에서와 같이 장력의 힘이 미비하다면 가속도가 거의 중력가속도와 일치함을 알 수 있다. 세 번째로 이번 실험에 사용한 가속도를 구하는 수식에서 측정하는 범위를 동일하게 하고 또한 미소 단위로 측정해야 한다. 실험에서 직접 구한 그래프와 이론 식에서 볼 수 있듯이 그래프는 직선형태가 아닌 포물선 형태로 나타난다. 따라서 좀 더 정확한 값을 얻고 싶다면 동일한 범위에서 미소 단위로 측정해야 한다.Ⅶ. Reference (참고문헌)대학물리학1 8판,북스힐, 대한물리학교재편찬위원회 역2주차 실험 교안 및 설명 동영상 PAGE * MERGEFORMAT 1

공학/기술| 2017.09.04| 10페이지| 1,500원| 조회(349)

물리학및실험, 서울시립대, 시립대, 물리학및실험1, 물리학실험1

미리보기

닫기
물리학및실험1 7주차결과(예비포함,시립대) - 회전관성측정실험

물리학 및 실험 1Lab#07주 제: 회전관성측정실험지도교수 : 채 수 조 교수님분반, 조 : 02분반 제 13조실 험 일 : 2017년 5월 15일학과 : 전자전기컴퓨터공학부학 번 :이 름 : TOC o "1-3" h z u Hyperlink l "_Toc414807352" 1. Introduction(개요)2 Hyperlink l "_Toc414807353" 1) 실험목적2 Hyperlink l "_Toc414807356" 2. Theory(이론)2 Hyperlink l "_Toc414807357" 1)관성모멘트2 Hyperlink l "_Toc414807358" 2)회전 축과 원반2 Hyperlink l "_Toc414807359" 3)실험 장치 개요 및 식 유도3 Hyperlink l "_Toc414807359" 4)관성 모멘트의 평행축 정리3 Hyperlink l "_Toc414807360" 3. Apparatus&Procedure(실험장치&실험절차)4 Hyperlink l "_Toc414807358" 1) 실험장치4 Hyperlink l "_Toc414807359" 2) 실험절차54. Reference(참고문헌)7Ⅰ. Introduction(개요)1) 실험 목적회전축에 대한 물체의 관성 모멘트(또는 회전관성)를 실험적으로 측정하고 이론적인 값과 비교하여 관성 모멘트를 이해한다.Ⅱ. Theory(이론)1) 관성 모멘트관성 모멘트는 질량과 그 개념이 같다. 즉 쉽게 말하면 회전축을 중심으로 회전하는 물체가 계속해서 회전을 지속하려고 하는 성질의 크기를 나타낸 것이다. 크기를 고려해야 하는 물체에 힘이 작용하면 병진운동만 유발하는 것이 아니라 회전운동도 유발하게 된다. 힘이 물체에 대해 회전운동을 유발하는 효과를 토크라고 하는데 병진운동에서 관찰되는 관성과 유사하게 회전운동에 관한 관성을 생각할 수 있다.2) 회전 축과 원반관성 모멘트는 질량과도 그 개념이 같다고 했지만 동일한 물체의 경우에도 회전축에 따라 그 값이 다르다. 옆의할 수 있다. 도르래에서 다음과 같은 식을 유도할 수 있다.처음 식에서는 도르래에서, 다음 식들을 장력과 토크에 관한 식이다.이를 이용해 최종적으로 다음과 같은 식을 유도할 수 있다.우리가 이렇게 실험을 설계한 이유는 결국 가속도를 구하고 이를 이용해 관성 모멘트를 구하기 위함이다. 따라서 가속도를 추가 내려가는 시간을 측정해 이를 이용하여 구하는데미리 측정한 높이에서 시간을 측정한 뒤에 다음과 같이 가속도를 구할 수 있다. 이를 이용하여 최종적으로 관성모멘트를 구할 수 있다.4) 관성 모멘트의 평행축 정리평행축 정리를 통해 간단하게 관성모멘트를 구할 수 있다. 원래 중앙에서 측정한 관성모멘트에다 이동한 거리만큼에 질량을 곱하면 쉽게 관성모멘트를 얻을 수 있다.Ⅲ. Apparatus & Procedure (실험장치 & 실험절차)1) 실험장치2) 실험절차 회전축의 관성모멘트 측정(1) 먼저 회전축의 관성 모멘트를 측정하기 위하여 회전축이 수직으로 서 있는지 확인한다. 회전축에 원반이나 회전반대를 설치한 후 수준기를 이용하여 수평을 확인한다.(2) 원반이나 회전막대를 제거한 후 A-스탠드의 회전축에 있는 풀리에 실을 감는다. 이 때 가지런히 감아야 나중에 추를 낙하시킬 때 실이 제대로 풀리지 않아서 생기는 오차를 막을 수 있다.(3) 실이 감긴 회전축의 지름을 버니어캘리퍼스를 이용하여 측정하고 실의 반대쪽 끝에 추걸이를 연결한다. 그런 다음 자를 이용하여 지면으로부터 추까지의 높이를 측정한다. 이 때 추걸이의 가장 밑바닥 면까지의 높이를 측정한다. 그 이유는 회전축에 감긴 실이 풀리면서 추가 낙하할 때 지면에 가장 먼저 닿는 부분이 추걸이의 바닥면이고 또한 운동방정식을 기술할 때의 시간이 바닥면에 닿기까지의 시간이기 때문이다.(4) 초시계를 준비하고 회전축을 잡고 있던 손을 놓음과 동시에 초시계의 시작버튼을 눌러서 추가 떨어지는데 걸리는 시간을 측정한다. 추가 너무 빨리 떨어지면 시간 측정이 어려우므로 추의 질량을 적절히 조정한다.(5) 용수철 아래에 연직으로 연 스탠드의 구동축에 부착된 3단 도르래의 높이를 조절한다. 회전운동에서의 구심력 측정(1) 버니어캘리퍼스를 이용하여 원반 구멍의 내경과 원반의 외경을 측정합니다. 원반을 위에서 봤을 때의 그림입니다. 위에서 측정했던 r1과 r2를 이용하여 계산하면 원반의 반지름을 다음과 같이 얻을 수 있다.   (2) 원반의 질량을 측정합니다.(3) 회전축의 단면 모양과 원반 구멍의 모양을 비교하여 맞는 방향으로 원반을 회전축에 끼워 넣습니다.(4) 원반을 회전축에 부착한 후 원반의 수평이 맞는지 다시 확인합니다. 먼저 수준기를 원반 위에 올려놓은 후 A-스탠드의 밑에 있는 나사를 이용하여 수평을 맞춥니다. 수평이맞으면 원반을 조금 돌려서 그 지점에서의 수평을 맞춥니다. 그래서 최종적으로 원반이회전해도 수평이 흐트러지지 않고 계속 수평이 맞는지 확인합니다.(5) 회전축에 실을 감고 반대쪽에 추를 연결합니다.(6) 지면으로부터 추까지의 높이를 자를 이용하여 측정합니다. 이때 추걸이의 가장 밑바닥 면까지의 높이를 측정합니다.(7) 초시계를 이용하여 추가 떨어지는 시간을 측정합니다.(8) 식 (11)을 이용하여 회전관성을 구합니다. 이 값에서 앞에서 구한 회전축의 관성 모멘트를 뺀 값이 원반의 관성 모멘트가 된다.(9) 이번에는 원반을 세워서 관성 모멘트를 측정합니다. 회전축에 끼워져 있던 원반을 빼서 세운 상태로 회전축에 원반을 다시 끼웁니다.(10) 렌치를 이용하여 오른쪽 사진과 같이 원반의 나사를 조여 줍니다. 이때 조여 주는 부분은 회전축에 깎여져 나간 면에 조여 줘야 합니다. 그렇게 조여주지 않으면 나중에 원반이 회전할 때 회전축과 원반이 같이 돌지 않고 헛도는 경우가 생길 수가 있습니다.(11) 회전축에 실을 가지런히 감고 다시 지면으로부터의 높이를 잽니다.(12) 초시계를 이용하여 추가 떨어지는 시간을 측정합니다.(13) 식 (11)식을 이용하여 관성 모멘트를 구합니다. 이 값에서 앞에서 구한 회전축의 관성 모멘트를 뺀 값이 세워진 원반의 관성 모멘트가정한다.(3) 측면 표시 기둥의 위치를 1cm정도 변화시키고 3중 고리추가 측면 표시 기둥의 중앙에 오도록 용수철 길이 조절 나사를 이용하여 용수철의 위치를 조정한다.(4) 중앙 표시 기둥에 부착된 지표 브래킷의 높이를 조절해 지표판과 높이를 일치시킨다.(5) 회전시키며 주기를 측정하고 회전 반경과 속력의 제곱 사이 관계를 분석한다. 관성 모멘트의 평행축 정리 실험(1) 회전 막대를 A-스탠드에 설치합니다. 회전 막대 아래에 있는 나사를 이용해서 회전축의 평평한 부분에 고정합니다.(2) 수준기를 이용해 회전 막대를 돌려가면서 수평을 맞춰줍니다.(3) 회전 막대에 한 쪽에 어댑터를 설치합니다. 손으로 일단 돌려서 대충 고정합니다.(4) 회전 막대에 0이라고 써진 부분에서 어댑터의 중심까지의 거리가 임의로 정하고, 이 값을 기록합니다. 이 값이 평행축 정리에 해당합니다.(5) 회전축에 실을 가지런히 감고 다시 지면으로부터의 높이를 측정합니다.(6) 초시계를 이용하여 추가 떨어지는 시간을 측정합니다.(7) (7)식을 이용하여 관성 모멘트를 구합니다. 이 관성 모멘트는 회전축, 회전 막대 및 어댑터를 합한 계의 관성 모멘트입니다(8) 원반을 어댑터에 끼워 넣습니다. 이때 사진과 같이 베어링 부분이 위로 오게 해서 어댑터와 결합합니다. 회전 막대의 중심에서 원반의 중심, 즉 어댑터의 중심까지의 거리가 평행축 정리가 됩니다.(9) 회전축에 실을 가지런히 감고 다시 지면으로부터의 높이를 잽니다.(10) 초시계를 이용하여 추가 떨어지는 시간을 측정합니다.(11) 식 (11)을 이용하여 관성 모멘트를 구합니다. 이 관성 모멘트는 회전축을 중심으로 하는 (회전 막대 +원반)의 관성 모멘트입니다. 이 값을 구하고 (12)식에 따라 계산되는 이론값과 비교합니다.Ⅳ. Date & Results(데이터와 결과)1) 데이터Ⅴ. Error Analysis(오차해석)1) 측정에 대한 불확실성추가 떨어지는데 걸리는 시간, 추를 떨어뜨리는 거리 측정 모두 사람의 눈과 손으로 측정했기 때문에 불오차가 발생한다. 또한 회전축에 따라 돌아갈 때에도 마찬가지도 공기저항이 존재하기 때문에 이를 고려해줘야한다.3) 마찰력에 의한 오차균일한 매질이 아니고 바닥에서 공기 또한 균일하게 나오지 않기 때문에 마찰력과 저항이 다르게 존재한다. 이는 내부에너지를 고려하지 못한, 또한 균일한 내부에너지로의 전환이 아니기 때문에 운동량보존에 대한 오차가 발생한다.4) 오차율 해석오차율은 10%대로 준수하게 측정할 수 있었다. 오차율에 영향을 주는 요소는 낙하시간으로 낙하시간에 따라서 오차율이 크게 다르게 측정되었다. 공식에서 볼 수 있듯이 시간이 제곱으로 들어가기 때문에 그 값에 차이가 크게 나타나기 때문이다.Ⅵ. Discussion(토의)1) 평행축 정리 실험에서 오차가 나는 원인은 무엇인가?가장 큰 오차는 측정에 대한 불확실성에 있다. 위에서 말했던 것처럼 시간, 거리 측정 등이 있다. 다음으로는 마찰력과 공기저항에 따른 오차로 다음과 같은 저항 성분이 고려되지 않았기 때문에 오차가 발생할 수 밖에 없다.2) 이 여자가 팔을 벌리고 오므림에 따라 회전하는 속도가 달라지는 원인은 무엇인가?팔을 벌리지 않을 경우엔 회전축에 따라 거리가 짧아지고 팔을 벌릴 경우엔 그만큼 회전축에 따라 거리가 일정 부분 길어진다. 결국 팔을 벌리고 벌리지 않는 경우의 차이는 회전축에 대해 거리가 달라지기 때문에 관성 모멘트가 달라지고 이에 따라 회전하는 속도에 영향을 주기 때문이다.3) 이 현상과 오늘 실험과 어떤 관계가 있는가?원반을 수직으로, 수평으로 놓고 하는 것과 관계 있다. 중심축에 대해 거리가 달리지는 경우이다. 거리가 멀어질수록 관성모멘트는 커지고 결국 이는 회전하기 어려운 경우에 해당한다. 팔을 벌리는 경우 회전축으로부터 거리가 멀어지니까 관성모멘트가 커져서 회전하기 어려워 속도가 줄고 팔을 접을 경우엔 회전축으로부터 거리가 가까워져 관성모멘트가 작아지고 결국 속도가 증가하게 된다. 이는 실험에서도 볼 수 있는데 수직으로 세운 경우와 수평으로 세운 경우 관성모멘트가 수직인 경우T 1

공학/기술| 2017.09.04| 11페이지| 1,500원| 조회(264)

물리학및실험, 서울시립대, 시립대, 물리학및실험1, 물리학실험1

미리보기

닫기
물리학및실험1 4주차결과(예비포함,시립대) - 마찰력과 마찰계수

물리학 및 실험1Lab#04주 제: 마찰력과 마찰계수지도교수 : 채 수 조 교수님분반, 조 : 02분반 제 13조실 험 일 : 2017년 4월 10일학과 : 전자전기컴퓨터공학부학 번 : 2012440156이 름 : 황 용 하 TOC o "1-3" h z u Hyperlink l "_Toc414807352" 1. Introduction(개요)2 Hyperlink l "_Toc414807353" 1) 실험목적2 Hyperlink l "_Toc414807356" 2. Theory(이론)2 Hyperlink l "_Toc414807357" 1)벡터2 Hyperlink l "_Toc414807358" 2)포물선 운동2 Hyperlink l "_Toc414807359" 3)Air table에서의 중력가속도3 Hyperlink l "_Toc414807359" 4)오차율4 Hyperlink l "_Toc414807360" 3. Apparatus&Procedure(실험장치&실험절차)4 Hyperlink l "_Toc414807358" 1) 실험장치4 Hyperlink l "_Toc414807359" 2) 실험절차5 TOC o "1-3" h z u Hyperlink l "_Toc414807352" 4. Data & Results(데이터와 결과)5 Hyperlink l "_Toc414807353" 1) 데이터와 오차율5 Hyperlink l "_Toc414807353" 2) 결론6 Hyperlink l "_Toc414807356" 5. Error Analysis(오차해석)7 Hyperlink l "_Toc414807357" 1)측정에 대한 불확실성7 Hyperlink l "_Toc414807358" 2)동일한 물체의 서로 다른 단면적7 Hyperlink l "_Toc414807359" 3)프로그램 사용 시 오차 발생7 Hyperlink l "_Toc414807359" 4)공기 저항으로 인해 발생하는 오차7 Hyperlink l "_Toc414807360" 6. Discussion(토의)8 Hyperlink l "_Toc414807358" 1) 고찰할 것 18 Hyperlink l "_Toc414807359" 2) 고찰할 것 28 Hyperlink l "_Toc414807359" 3) 고찰할 것 38 Hyperlink l "_Toc414807359" 3) 고찰할 것 497. Reference(참고문헌)9Ⅰ. Introduction(개요)1) 실험 목적뉴턴의 운동법칙을 통하여 두 물체의 접촉면 사이에 작용하는 마찰력을 측정한다. 그 결과로부터 물체의 질량, 접촉면의 면적 및 크기가 마찰계수와 어떤 관계를 갖는지 확인한다.Ⅱ. Theory(이론)1) 정지마찰력과 운동마찰력정지해 있는 물체를 움직이게 하려면 일정한 힘이 필요하다. 이는 바로 물체와 표면 사이의 정지마찰력 때문인데, 외부에서 작용하는 힘이 커짐에 따라 비례적으로 정지마찰력은 증가한다. 그러다 임계값에 도달하게 되고 이 때를 최대정지마찰력이라 한다. 임계값을 넘어서면 물체는 움직이고 이 때부터는 정지마찰이 아닌 운동마찰력이 작용하게 된다. 일반적으로는 운동마찰력이 정지마찰력보다 작다. 두 마찰력 모두 수직항력에 비례하는데 다음과 같이 표현할 수 있다.2) 수직항력수직항력은 물체가 접촉하고 있는 면이 물체에 대해 수직 윗 방향으로 작용하는 항력으로 상대성이론의 등가원리에 의하면 중력질량 = 관성질량으로 표현된다.3) 실험 이론값주어진 그림이 이번 실험에 사용될 모델이다. 해당 모델은 마찰력이 존재하는 모델로써 다음과 같이 알짜힘 방정식으로 몇 가지 수식을 얻을 수 있다.위에서 얻은 2가지 수식을 해석해보도록 하자.첫 번째 수식은 나무상자에 작용하는 알짜힘의 x축 방향 성분이다. X축 방향으로 장력과 운동방향의 반대인 마찰력이 존재하므로 다음과 같이 표현되었다.두 번째 수식은 나무상자에 작용하는 알짜힘의 y축 방향 성분이다. Y축 방향으로 수직항력과 중력이 존재하므로 다음과 같이 표현되었다.위 수식은 물체 m에 대한 수식으로 x축 성분은 존재하지 않고 다음과 같이 y축 수식만 존재한다.위 식들을 이용하여 최종적인 식을 구할 수 있다.Ⅲ. Apparatus & Procedure (실험장치 & 실험절차)1) 실험장치레일과 Motion Sensor 550 Interface 추와 추걸이나무 블록 pc 도르래 실2) 실험절차1. 수평 레일의 수평이 맞는지 확인한 후 레일 위에 motion sensor와 나무 블록을 위치시킨다.(a) motion sensor 자체에 위치한 설정 단추가 short range인지 확인하고, 센서가 정확히 나무 블록을 향하도록 위치하는지 확인한다. 또한 sensor가 PASCO 550 Interface에 연결되어 있고 PASCO 550 Interface의 전원이 켜있는지 확인한다.(b) 나무 블록에 실과 추걸이 및 추를 연결한다.2. PASCO Capstone을 실행하고 설정이 맞는지 확인한다.3. PASCO Capstone의 Record 버튼을 누르고 추를 놓는다. 나무 블록이 레일의 끝에 도달했을 때 PASCO Capstone에서 Stop 버튼을 누른다.4. PASCO Capstone에 있는 속도 또는 가속도 그래프를 확인하여 계의 가속도를 결정한다.5. A,B 및 C면에 각각에 대한 가속도를 반복 측정하고 각 면에 대한 운동마찰계수를 결정하여 각 면의 어떤 성질이 운동마찰계수에 영향을 주는지 확인한다. (추의 무게 일정)6. A면을 마찰면으로 고정하고, 나무블록 위에 추를 올려서 마찰이 작용하는 물체의 무게를 변화시키면서 운동마찰계수를 측정한다..Ⅳ. Date & Results(데이터와 결과)1) 데이터A면과 B면은 같은 매질과 질량을 가졌지만 단면적이 다른 경우이며 C의 경우 나무 블록의 단면적은 A와 동일하지만 매질이 다른 경우이다.마지막은 A면에 각각 다른 질량의 추를 올려놓고 그에 따른 마찰력 계수를 측정했다.2) 결과 Ⅴ. Error Analysis(오차해석)1) 측정에 대한 불확실성가장 기본적인 오차로 실험 기구에 의한 오차로 인해 표준오차가 존재한다. 우리가 사용한 모션 센서는 100Hz로 모션을 측정했는데 더 정밀할수록 오차를 줄일 수 있다.두 번째로 모션 센서에서 이용한 측정법은 초음파 센서를 이용한 측정법으로 음파를 좁게 설정해도 음파가 퍼질 수 밖에 없기 때문에 물체가 멀리 이동할수록 그 측정이 부정확할 수 밖에 없다.2) 동일한 물체의 서로 다른 단면적물체의 질량과 매질이 동일한 상태에서 서로 다른 단면적으로 물체가 동일한 조건을 통해 이동했다면 두 물체에 존재하는 마찰력은 동일해야 한다. 수직항력이 단면적과 관련이 없기 때문이다. 하지만 실제 측정에서는 그 차이를 보였는데 앞서 말한 것처럼 동일한 측정이 어려워서 생긴 오차라 말할 수 있고 두 번째로 나무표면 결의 차이, 실험대의 거친 정도, 추가 떨어질 때의 모양 등으로 인해 오차가 발생할 수 있다.3) 프로그램 사용 시 오차 발생가속도를 정확히 얻기 위해서 프로그램을 사용하였지만 실질적으로 프로그램 또한 오차를 내포하고 있다. 정밀한 측정을 위해서 100Hz 단위로 설정하였는데 사실상 너무 정밀해서 위에 결과처럼 가속도 그래프의 경우 들쑥날쑥한 값이 나타나게 된다. 따라서 적당한 측정 시간을 설정해주어야 한다. 순간가속도를 사용해 값을 계산해야 했지만 그래프를 해석하기엔 오차가 많아 속도 그래프에서 미소 시간 당 속도 변화를 구하는 형태로 가속도를 구하였다. 이 또한 오차의 원인이 된다.4) 공기 저항으로 인해 발생하는 오차공기 저항 또한 이론값에 적용되지 않은 사항이다. 추가 떨어지면서 공기저항이 존재하지만 이는 이론 계산시 고려되지 않은 사항이다. 따라서 오차가 발생한다.Ⅵ. Discussion(토의)1) A면과 B면에 대한 표1의 실험 결과는 표면적이 다른 경우를 비교한 것이다. 실험 결과로부터 접촉 단면적의 크기가 달라질 때 운동마찰계수가 어떻게 변하는가?운동마찰계수는 단면적의 크기와 상관없이 매질의 고유 특성이다. 따라서 이상적으로는 변화가 없어야만 맞다. 하지만 실험에서는 차이가 약간이나마 분명히 존재했다. 이유가 실험에 있어서 여러 제한 요소들이 존재하기 때문에 오차가 발생했다고 볼 수 있다. 위에서 언급한 것처럼 나무마다 결이 다르고 또 추가 떨어질 때 공기저항을 고려하지 않았으며 추가 떨어질 때도 동일한 단면적으로 떨어지지 않기 때문에 떨어지는 속도 또한 차이가 발생한다. 이와 같은 이유들로 오차가 발생하였다.2) A면과 C면은 표면적은 동일하지만 표면의 성질이 다른 경우이다. 실험 결과로부터 알 수 있는 것은 무엇인가?실험 자체에 오차가 분명 존재하지만 결과로 놓고 봤을 때 이론적인 결과가 알맞게 나왔다. 실제로도 표면적이 거친 경우 마찰계수가 더 높게 나와야 하는데 실제로 거친 표면적이었던 C면을 실험했을 때 더 큰 마찰계수를 얻을 수 있었다.3) (6)번 실험 과정의 결과(표2의 오른쪽 열)로부터 운동마찰계수에 영향을 주는 요소는 무엇이라고 결론지을 수 있는가?더 무거운 추를 올릴수록 운동마찰계수가 줄어드는 것을 확인할 수 있었다.사실 마찰계수는 매질에 관련이 있기 때문에 변하지 않아야 한다. 이 또한 오차 발생 원인들로 인해 다른 값들이 나왔다.4) 다른 조건은 모두 동일하게 설정하고 매달린 추의 무게를 달리했을 때 어떤 결과를 얻을 것이라고 예상하는가?추의 무게를 달리한다고 하면 이론적으로는 영향이 미치지 않아야 한다. 운동마찰계수는 동일 매질에 대해 동일한 상수값이기 때문에 똑같은 값을 가져야만 한다.Ⅶ. Reference (참고문헌)1)참고 문헌4주차 실험 교안 및 설명 동영상물리학 및 실험 1 교재 – 북스힐 PAGE * MERGEFORMAT 5

공학/기술| 2017.09.04| 10페이지| 1,500원| 조회(267)

물리학실험, 물리학및실험, 서울시립대, 시립대, 물리학및실험1

미리보기

닫기
물리학및실험1 8주차결과(예비포함,시립대) - 토크의평형

물리학 및 실험 1Lab#08주 제: 토크의평형지도교수 : 채 수 조 교수님분반, 조 : 02분반 제 13조실 험 일 : 2017년 5월 29일학과 : 전자전기컴퓨터공학부학 번 :이 름 : TOC o "1-3" h z u Hyperlink l "_Toc414807352" 1. Introduction(개요)2 Hyperlink l "_Toc414807353" 1) 실험목적2 Hyperlink l "_Toc414807356" 2. Theory(이론)2 Hyperlink l "_Toc414807357" 1)평형 조건2 Hyperlink l "_Toc414807358" 2)실험 분석2 Hyperlink l "_Toc414807360" 3. Apparatus&Procedure(실험장치&실험절차)3 Hyperlink l "_Toc414807358" 1) 실험장치3 Hyperlink l "_Toc414807359" 2) 실험절차34. Reference(참고문헌)4Ⅰ. Introduction(개요)1) 실험 목적물체가 역학적 평형을 유지할 때 물체가 받는 토크의 합이 0이 되어야 함을 이해한다.Ⅱ. Theory(이론)1) 평형 조건입자가 평형 상태가 되기 위해선 두 가지 평형 조건을 만족해야만 한다.첫째는 입자에 작용하는 알짜힘이 0이어야 한다는 것이고 둘째는 입자에 작용하는 토크의 합이 0이어야 한다는 조건이다.작용하는 알짜힘이 0이라고 할 지라도 이는 벡터이기 때문에 작용점이 다를 수 있다. 따라서 알짜힘이 0인 경우에 토크가 생겨 회전 가능한 상황이 발생할 수 있기 때문에 위처럼 두 가지 경우 모두를 만족해야만 평형 조건을 만족한다고 말할 수 있다.2) 실험 분석이번 실험에서는 알짜 외부 토크가 0이 되는지를 확인하는 실험이다.이를 통해 얻을 수 있는 수식은 다음과 같다.평형을 이루는지를 확인해야 하므로 양쪽의 두 토크가 같음을 이용하는 식이다.Ⅲ. Apparatus & Procedure (실험장치 & 실험절차)1) 실험장치2) 실험절차 두 토크의 평형1. 실험판을 조립하고 용수철저울을 실험판에 수직으로 부착한 후 용수철저울의 오차를 보정한다.① 아무 것도 매달지 않은 상태에서 용수철저울의 지시기가 0을 가리키는지 확인하고,필요한 경우 조정한다.② 100g의 추를 추걸이와 함께 매달아 105g을 가리키는지 확인한다. 이 때 용수철저울이 수직으로 위치해야 한다. 용수철저울에는 질량을 나타내는 눈금과 길이를 나타내는 눈금이 함께 있으므로, 눈금을 잘 확인해야 한다.③ 만약 정확한 질량을 가리키지 않는 경우, 늘어난 길이를 측정하여 힘 상수를 구한다. 후속 실험에서 용수철저울의 눈금(길이)에 힘상수를 곱하여 힘을 측정한다.2. 평형막대의 양쪽에 고리를 삽입하고 평형이 되도록 중심을 조절한다.3. 평형레버의 회전축에서 왼쪽 고리까지의 길이와 오른쪽 고리까지의 길이를 측정한다.4. 평형막대의 오른쪽 고리에 각도계의 중심이 위치하도록 각도계를 설치한다. 각도계의 수직추는 0도를 가리키도록 한다.5. 오른쪽 고리와 용수철저울을 도르래를 통해 실로 연결한다. 이 때 각도계의 수직추와 연결된 실이 임의의 각을 이루도록 한다.6. 왼쪽 고리에 추걸이를 연결하고 적당한 질량()의 추를 매단다.7. 용수철저울의 위치와 실의 각도를 조정하여 평형막대가 다시 평형이 되도록 한 후 용수철 저울의 눈금을 읽어서 실의 장력을 결정한다. (그림 2를 참조하십시오.)이 때 용수철저울이 연결된 줄과 일직선을 이루도록 용수철저울의 방향을 조정해야 용수철 저울이 올바른 눈금을 표시할 수 있다.8. 평형막대의 오른쪽 고리에 연결된 실이 수평방향과 이루는 각를 측정한다.9. 평형 조건인 (3)식이 성립하는지 확인한다.10. 왼쪽 고리의 질량을 달리하면서 위의 절차를 반복하고, 그 결과를 표 5.1의 첫 번째 실험 세트에 정리한다.11. 왼쪽 고리의 질량과 각을 고정하고 왼쪽 길이를 바꾸면서 위의 절차를 반복한다. 그 결과를 표 5.1의 두 번째 실험 세트에 정리한다.12. 왼쪽 고리의 질량과 L1을 고정하고 각을 변화시키면서 위의 절차를 반복한다. 그결과를 표 5.1의 세 번째 실험 세트에 정리한다.13. 두 토크의 평형 실험이 끝난 후 도르래를 제외한 장치들은 패널의 한쪽 편에 엉키지 않도록 모아둔다. 세 토크의 평형1. 3개의 도르래를 이용하여 토크 휠에 토크 휠 지시기와 추걸이를 오른쪽 [그림 3]과 같이 매단다. 토크 휠 지시기는 토크 휠에 있는 5개의 구멍 중 임의의 세 곳에 둔다. 토크 휠 지시기를 토크 휠에 제대로 연결하지 않으면 오차가 커질 뿐만 아니라 장치가 부러질 위험이 있다.2. 세 가지 무게의 추를 달고 평형 조건이 성립하는지 확인한다. 이 때 토크 휠을 반시계방향으로 회전시키려는 토크의 합과 시계방향으로 회전시키려는 토크의 합을 구해 0인지를 확인한다.3. 질량이 다른 추를 사용하여 위의 절차를 3회 이상 반복한다.4. 토크 휠 지시기의 위치를 바꾸면서도 실험을 3회 이상 반복한다.Ⅳ. Date & Results(데이터와 결과)1) 데이터Ⅴ. Error Analysis(오차해석)1) 측정에 대한 불확실성길이L, 용수철의 늘어난 길이 모두 눈으로 측정한 값을 이용해 계산했다. 또한 막대가 평형인지 아닌지도 눈으로 측정했었고 각도 또한 눈으로 측정했었다. 모두 불확실한 값을 포함하고 있기 때문에 측정에 오차가 발생했다.2) 용수철 상수에 대한 오차용수철을 처음 사용한 것이 아니기 때문에 용수철 상수에 대한 오차가 존재한다. 특히 이번에 실험할 때 같은 모델 두 개를 이용해서 하나는 용수철 상수를 측정하는데 사용했고 하나는 실험하는데 사용했는데 같은 모델이니까 두 용수철 모두 같은 상수를 같다는 가정하에 용수철 상수를 사용했지만 사용빈도에 따라 상수가 달라질 수 있음을 간과해 오차가 발생할 수 있다.3) 마찰력에 의한 오차도르래 마다 마찰이 존재한다. 이를 무시하고 구했기 때문에 오차가 발생한다. 거기다 도르래가 같은 모델이라고 해도 모두 다른 마찰력을 갖기 때문에 오차가 발생한다.4) 장력에 의한 오차실의 장력이 같은 모델이라고 해도 사용 빈도에 따라 달라질 수 있다. .5) 오차율 해석오차율은 10% 내외로 준수하게 값을 측정할 수 있었다. 위에 고려된 오차 원인들은 커다란 오차를 만들지 않기 때문에 생각보다 좋은 측정이 가능했다.Ⅵ. Discussion(토의)1) 표5.1에서 토크에 기여하는 요소와 그들 사이의 관계에 대해 생각해보자.토크는 두 가지 식으로 표현할 수 있다. 하나는 작용점에까지의 길이와 힘의 외적, 이를 바꿔서 표현해보면 관성모멘트와 각가속도의 곱으로 표현할 수 있다. 첫 번째 실험에서 사용했던 요소들을 살펴보면 모두 이와 관련된 값임을 확인할 수 있다. 추의 무게가 토크의 힘, 막대의 길이, 각도는 힘이 작용하는 정도로 이 모두 토크에 기여하는 요소이다.2) 표5.2의 결과로부터 무엇을 알 수 있는가?회전하는 중심을 기준으로 힘이 작용 방향에 따라 토크의 방향이 결정된다. 실험에서 구멍의 위치에 따라 그 값이 달라지는데 이를 통해 작용 방향과 토크의 방향 사이의 관계가 무엇인지 확인할 수 있었다. 또한 중심으로부터 구멍까지의 길이에 따라서 그 결과값이 다르게 나왔는데 이를 통해 토크의 값은 중심으로부터의 거리에 비례한다는 점을 확인할 수 있었다.3) 오차에 기여한 요소들의 기여도를 표시하시오.가장 큰 오차의 원인과 기여도는 바로 수평 상태였다. 수평 상태가 맞는지를 눈으로 확인하기 때문에 이는 토크, 각도 등 모든 수치들에 영향을 준다. 따라서 가장 큰 오차 원인이다. 그 밖에 용수철의 길이, 각도 등이 오차에 기여한다.Ⅶ. Reference (참고문헌)1)참고 문헌실험 교안 및 설명 동영상물리학 및 실험 1 교재 – 북스힐 PAGE * MERGEFORMAT 1

공학/기술| 2017.09.04| 8페이지| 1,500원| 조회(236)

일반화학, 서울시립대, 시립대, 일반화학및실험

미리보기

닫기