결과보고서이중슬릿- 영(Young)의 간섭 실험◎ 실험 결과(1) 그림 도식(2) 측정값슬릿의 두께 (mm)슬릿간격g (mm)스크린 영상의 무늬 간격 dn (mm)n이중슬릿과 스크린사이의거리 l (m)λ (nm)1차0.2000.25015.65023.100649.9912차0.1000.25016.10023.210670.8233차0.1000.507.90023.180658.3314차0.1001.004.30023.200716.665평균값673.950◎ 결론 및 토의▶ 질 문왜 red filter에 의한 간섭 무늬는 관측이 다른 색의 filter를 통한 간섭보다 쉬울까?- 이중 슬릿에 의한 영의 실험을 하였을 때 나타나는 간섭무늬 사이의 간격와 슬릿 사이의 거리와 스크린까지의 거리사이의 관계식은 다음과 같다.즉, 파장(λ)과 간섭무늬 사이의 간격은 비례하므로, 파장이 길어지면 무늬의 간격도 커진다. 그러므로 파장이 가장 긴 붉은색 filter에서 간섭무늬 사이의 간격이 가장 길어 간섭무늬의 관측이 다른 색의 filter에 비해 쉬운 것이다.하지만 우리는 실험에서 레드 필터만 사용했으므로 위와 같은 사실을 확인할 수는 없었다.▶ 토 의*보강간섭 사이의 무늬간격을 잴 때 mm단위의 버니어 캘리퍼의 눈금을 잘 못 읽을 수 있다.*무늬간격을 재면서 처음에 중심으로 잡은 보강간섭의 무늬를 옮겼을 수도 있다.*보강간섭의 무늬가 동그랗게 나왔으므로 무늬간격을 잴 때 그 원의 중심을 제대로 체크하지 못 했을 수도 있다.일단 이번실험은 간단해 보이고 이론 또한 어렵지 않았지만 이외로 오차가 굉장히 많이 생겼다. 그 이유는 부정확한 측정이 가장 큰 원인이라고 본다. 일단 이중슬릿에서 벽과의 길이차이를 측정할 때 줄자로 측정했었는데. 줄자의 특성상 정확한 평면길이를 재기가 힘들었다. 또한 d값을 측정할 때 무늬간격이 상당히 좁고 측정 시에 레이저를 몸으로 안 가리고 측정하기가 힘들어 측정이 어려웠다. 또한 더 정확한 측정을 위해서 버니어캘리퍼등을 이용해보았으나 큰 효과를 보기는 힘들었다. 주위의 밝기도 오차의 원인이 될 수 있었다. 주위가 충분히 어둡지 않았기 때문에 스크린의 간섭무늬가 뚜렷하지 못하고 퍼지는 경향이 있었다.또한 슬릿의 지문 또한 간섭무늬를 흐리게 하는 원인이 되었다. 실험실의 구조도 오차의 원인이 될 수 있는데 우리조의 경우는
실험 결과T(sec)(m)R(m)g()12.040.830.026758.1322.030.830.02758.2132.030.830.026858.2142.030.830.02698.2152.040.830.027058.1362.030.830.027158.2172.030.830.02578.2082.040.830.027358.1492.030.830.026758.21102.030.830.026858.21평 균2.0330.830.0268858.186평균제곱오차0.00483045900.0004870830.036575645※평균 제곱 오차: 오차: 측정값X : 참값, n : 측정 횟수은 참값과 측정값이 같으므로 평균제곱 오차가 0 이다.오 차1 : 9.8 - 8.13 = 1.67 (17.04%) 2 : 9.8 - 8.21 = 1.59 (16.22%)3 : 9.8 - 8.21 = 1.59 (16.22%) 4 : 9.8 - 8.21 = 1.59 (16.22%)5 : 9.8 - 8.13 = 1.67 (17.04%) 6 : 9.8 - 8.21 = 1.59 (16.22%)7 : 9.8 - 8.20 = 1.60 (16.33%) 8 : 9.8 - 8.14 = 1.66 (16.94%)9 : 9.8 - 8.21 = 1.59 (16.22%) 10 : 9.8 - 8.21 = 1.59 (16.22%)평균 : 9.8 - 8.186 = 1.614 (16.47%)고 찰오차의 원인- 진자의 움직임이 타원형의 궤도를 그리면서 움직였다. 완벽하게 진자의 궤도가 아닌 타원형의 궤도로 움직였기 때문에 주기에 오차가 생겼을 것이다.- 추를 놓는 사람과 시간을 측정하는 사람이 다르므로 추를 놓는순간에 시간의 오차가 발생했을 것이다. 또한 왕복운동을 하고 난후 30회에서 완전히 돌아왔을때의 시간까지 측정해야하는데 사람의 육안으로 정확히 돌아왔을때를 알기 어려웠기 때문에 오차가 발생했다.- 원래 진자에는 중력만이 작용한다고 가정하고 실험을 하였다. 그러나 실험에는 공기저항도 작용했을 것이고, 진자셋트와 실이 연결되어있는 쐐기 사이의 마찰력도 작용했을 것이다. 또한 사람이 추를 놓을때 약간의 힘도 작용하여 오차가 발생했을 것이다.- 진자의 길이와 추의 반경을 잴때 사람의 눈짐작으로 쟀다. 따라서 정확한 길이를 측정할 수 없었기 때문에 오차가 발생했을 것이다.결론 및 토의1. Borda 진자를 중력가속도가 1.67인 달에 가져갔을 때 주기는 얼마가 되겠는가? (단, 진자의 길이는 1m, Borda 진자 추의 반지름 R는 3cm 이다.)중력 가속도를 구하는 식을 T에 관한 식으로변환 =>→→→이 식에 위의 조건들은 단위를 맞춰서 대입하면,≒ 4.935(s) (4.93530)주기: 4.93530초2. 중력가속도를 측정하는 다른 실험 방법에는 어떤 것이 있는가?①단진자에서 주기는이다. (=진자의 길이) 그럼으로 단진자를 진동시켜 주기와 길이를 측정한 후식으로 구할 수 있다.② 물체를 자유낙하 시켜서 자유낙하를 한 높이와 땅에 떨어지기까지의 시간을 측정한 뒤의 식을 이용하여중력가속도를 구할 수 있다.③ 시간 기록표를 묶은 추를 자유낙하 시켜 그 시간 기록표를 일정한 타점의 간격으로 자른 뒤그래프를 그려서 그 그래프의 기울기를 측정한다.그래프에서 기울기는 가속도를 뜻하기 때문에 그 기울기가 중력가속도이다.④ 마찰이 없는 빗면을 내려오는 물체를 통하여 측정할 수 있다.
시 험 일 시강 의 실수험인원/ 교시2004학년도 1학기 기말시험 (공학계열)성 적과목명일반물리학 1학위과정학사담당교수명학부(대) 전공(학과) 학년(기) 학번성명검인[문제 1][20점] 박 찬호는 올해 본인의 투구 속도를 회복한 듯 하다. 평소의 투구 속도는 150km/h 이고 이는 초속으로 환산하면 약 40m/s 에 해당한다. 만약 시즌 후반 박 찬호가 성적 부진으로 외야수로 강등 당하는 경우가 생겼다고 하자. 외야에서 공을 잡은 박 찬호가 홈까지 공을 한 번에 송구할 수 있을까. 편의상 외야와 홈의 거리를 120m 로 잡자. 박 찬호가 던진 공에 마찰 효과는 없다고 하자. [참고: 포물선 운동에서,임을 이용하자. 초기 속도는 40m/s 로 치고, 중력 상수는로 놓자.][문제 2][10점]다음 중 뉴턴의 업적과 직접 관련이 없는 것은?(i) 관성의 법칙(ii) 마찰력은 수직 항력에 비례한다(iii) F = ma(iv) 작용과 반작용의 크기는 같고 방향은 반대이다.[문제 3][10점] 마찰이 있는 바닥에 질량 m 인 물체가 놓여 있다. 처음에는 정지해 있었지만 시간이 지남에 따라 외부에서 가해지는 힘의 크기가 점점 세어져서 물체가 움직이게 된다. 이 경우 물체가 받는 마찰력 f 와 시간 t 와의 관계를 그림으로 그리시오.[문제 4][20점] 질량 m1 인 공기 부상 글라이더가 마찰이 없는 공기 부상대 위에서 수평으로 운동하고 있다. 글라이더는 가볍고, 유연성이 있으며, 늘어나지 않는 실에 묶여서, 마찰이 없는 도르래를 지나서 질량 m2 의 추와 연결되어 있다. 각 물체의 가속도와 실의 장력를 구하여라.(뒷면 계속)[문제5][20점] 편평한 지표면에서 질량 1kg 짜리 돌을 초기속력 10m/s로 45도 각도로 던져 올렸다. 이 돌이 수직 방향으로 중력가속도를 받아 포물선 운동을 하여 같은 높이의 지표면상 다른 위치에 떨어질 때 다음 물음에 답하시오.(a) 이 돌이 지표면에 떨어질 때의 속도 벡터는 어떻게 되는가? (필요하면 그림을 그려 설명하시오.)(b) 이 돌이 운동하는 동안 중력이 한 일의 합은 얼마인가.[문제6][20점] 다음 (a)의 말이 옳은지 틀린지 답하고 그 이유를 쓰시오. 또 (a)의 답을 참조하여 (b)의 서술이 가능한지 불가능한지 이유와 함께 답하시오.(a) “사람의 질량 중심은 그 사람의 몸속에만 있을 수 있다”
일반 물리학 실험결과 보고서8-고체의 비열 측정(1) 측정값 및 계산결과금속의 온도 : T1(100˚C) 금속의 질량 : m1(kg)Calorimeter속 물의 질량 : m2(kg) 상온에서의 물의 온도 : T2(K)열평형 상태의 온도 : Tm(K) 열량 : △Q(K)비열 : c(J/kgK)Table - 1금속m2(kg)T2(K)Tm(K)T1-Tm(K)Tm-T2(K)시료m1(kg)철0.06030.200273+21273+237720.250273+18273+19.580.51.5알루미늄0.06010.200273+18273+22.577.54.50.250273+18273+22784황동0.05980.200273+17.5273+20802.50.250273+18273+19811Table - 2금속m2(kg)△Q(J)c(J/kgK)Iron0.2001674.4108.727270.2501569.7578평균1622.07593.363635Aluminium0.2003767.4243.058060.2504186214.66667평균3976.7228.862365Brass0.2002093130.81250.2501046.551.679012평균1569.7591.245756① △Q 계산 (,)철0.200x4186x2 = 1674.40.250x4186x1.5 = 1569.75알루미늄0.200x4186x4.5 = 3767.40.250x4186x4 = 4186황동0.200x4186x2.5 = 20930.250x4186x1 = 1046.5② c계산()철1674.4/(0.200x77)=108.727271569.75/(0.250x80.5)=78알루미늄3767.4/(0.200x77.5)=243.058064186/(0.250x78)=214.66667황동2093/(0.200x80)=130.81251046.5/(0.250x81)=51.679012(2) 오차 분석Iron의 평균 비열값은 93.363635 J/kgK (원래 비열 Iron : 450 J/kgK)Aluminium의 평균 비열은 228.862365 J/kgK (원래 비열 Aluminium : 900 J/kgK)Brass 의 평균 비열은 91.245756 J/kgK (원래 비열 Brass : 385 J/kgK)이 나왔다.퍼센트 오차철 : 1-75.84% 2-82.67%알루미늄 : 1-73.00% 2-9.56%황동 : 1-66.02% 2-86.58%-온도계의 눈금 단위가 1℃ 단위여서 보다 정확한 측정이 불가했던 점-금속을 열량계로 옮기는 과정에서 열손실이 일어났을 수도 있다.-열량계 안에서 열손실이 일어났을 것이다.-열량계 안에서 온도계가 너무 금속에 가까이 있어서 원래 물의 온도보다 높게 측정되었을 수도 있다. 열평형 상태에 도달할 때까지 충분히 기다리지 않았을 경우에만 일어난다.(3) 결론 및 토의간단한 실험이라서 금방 끝날 줄 알았는데 지금까지 해온 실험 중에서 가장 시간을 많이 차지했다. 모든 시간을 가열하는데 사용한 것 같다. 물을 100℃ 까지 올리는 것이 매우 힘들었다.처음에는 100℃까지 잘 올라갔었는데 실험을 거듭할수록 95℃ 부근에서 더 이상 올라가지 않는 것이었다. 처음에는 물을 너무 많이 넣어서 그런 줄 알았는데 단순히 물을 많이 넣어서 그런 것이라면 그저 오래만 가열한다면 조금씩 온도가 올라 언젠가는 100℃에 다다를 것이다. 그러나 아무리 가열해도 온도는 오르지 않았다.다른 이유로는 실험 기구의 부실함이었다. 특히 가열하는 불꽃이 파란색 불꽃이어야 효율이 좋은데 이번 실험에서 사용한 불은 붉은색 불, 게다가 바람이 조금만 불어도 불꽃이 일렁거렸다.처음에는 가열이 잘 되었으나 붉은 불꽃은 그을음을 발생시키기 때문에 그 그을음이 석면에 온통 달라붙었다. 그래서 가면 갈수록 효율이 떨어져 결국은 아무리 가열해도 온도가 전혀 오르지 않는 상황까지 갔다. 게다가 그을음이 발생되는 채로 가열을 오래도록 계속했기 때문에 실험실의 공기 상태가 매우 좋지 않았다. 그을음이 몸과 옷에 묻는 경우도 발생했다.