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아스피린 합성

1.실험목적유기산과 알코올이 반응하여 에스테르가 되는 과정을 통하여 실생활에 매우 유익한 아스피린을 합성 정제하여 본다.2.실험 원리실험실에서도 쉽게 합성할 수 있는 아스피린(아세틸살리실산)은 분자 내에서 카르복실기와 에스테르기를 포함하는 구조를 갖는 유기화합물이다. 따라서 유기산과 알코올이 반응하여 에스테르기 생성되는 에스테르화 반응을 이용하면 쉽게 아스피린을 합성할 수 있다.에스테르를 만드는데는 유기산과 알코올이 항상 필요한 것은 아니다. 오히려 유기산(RCOOH)대신에 유기산할로겐화물(RCOX) 또는 유기산무수물(RCOOCOR)을 알코올과 반응시키면 에스테르를 더욱 편리하게 만들 수 있다.(유기화합물의 수소원자를 아실기 (RCO-)로 치환하는 아실화반응으로 salicylic acid의 ortho-위치의 OH기를 acetyl화 시켜서 생긴 일종의 아세트산의 에스터화합물로서 감기 해열제로 쓰이는 아스피린을 제조하는 방법)본 실험에서는 소량의 인산을 촉매로 하여 아세트산 무수물과 살리실산응을 반응시켜서 아스피린을 합성하고자 한다. 살리실산의 알코올부분과 아세트산 무수물이 반응하면 아세트산 한 분자가 떨어지며 에스테르 화합물인 아스피린 한 분자가 생성된다. 여기서 합성한 아스피린은 불순물의 많으므로 그대로 의약품으로 사용할 수는 없다. 아스피린은 녹는점 135 인 고체 화합물이므로, 재결정을 통하여 합성한 아스피린을 정제할 수 있다..아스피린 합성간단한 유기 반응중의 하나는 카르복실 산과 알코올이 반응하여 에스터(ester)를 형성하는 것이다.{이 식에서 R과 R 는 수소 또는 메틸, 에틸, 방향족이 될 수 있다. 많은 유기산과 알코올이 있으므로 에스터도 많다. 그리고 이것은 적어도 위의 반응과 같은 원리로 형성된다. 반응이 일어날 수 있는 원동력은 일반적으로 매우 크지 않다. 따라서 에스터, 물, 산, 그리고 알코올들이 평형상태의 혼합물로 존재한다.원자량이 매우 크거나 다른 성질 때문에 고체로 존재하는 몇몇 에스터가 있다. 이런 에스터의 대부분은 물에 녹지 않아서 결정에 의해 혼합물로부터 분리할 수 있다. 이 실험은 이런 종류의 에스터를 처리하는 실험이고 이 기질은 일반적으로 아스피린이라고 부른다.아스피린은 두통약의 활성 성분이고, 상대적으로 독성이 없고, 고통을 없애는 매우 효과적인 의약품중의 하나이다. 아스피린은 살리실산 분자에는 -OH기와 아세트산에 있는 카르복시 기(-COOH)의 반응에 의해서 만들어 진다.{아스피린을 만드는 좀 더 나은 제법은 아세트산 대신에 아세트산 무수물(acetic anhydride)을 이용하는 방법이다. 무수물은 두 개의 아세트산 분자가 결합할 때 한 분자의 물이 떨어져 나가면서 생성된다. 이런 무수물은 물 분자와 반응하여 에스터화 반응을 일으키며 반응을 오른쪽으로 가게 하는 경향이 있다.{방향족 화합물인 살리실산(salicylic acid)을 H3OP4 촉매 존재하에서 아세트산무수물(acetic anhydride)로 아세틸화 시키면 살리실산의 OH기에서 수소 대신 유기산인 CH3CO- 로 치환시킨 아세틸화반응에 의해 acetyl salicylic acid즉 aspirin이 생성된다, 이것은 과거에 사용해 왔던 아스피린인 acetanilide보다 독성이 훨씬 적은 것으로 알려져 있다. 촉매로서는 H3PO4 대신에 H2SO4도 사용될 수 있다.(속도를 빠르게 한다.)

자연과학| 2005.05.23| 2페이지| 1,000원| 조회(496)

아스피린, 아세트산, 에스터, 살리실산, ASPRIN

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Air track을 이용한 역학 실험

Air track을 이용한 역학 실험7조*************3075019교수님: 교수님1. 실험목적마찰이 없는 수평 미끄럼판에서 운동하는 물체의 여러 가지 역학적 현상을 관찰한다.2. 원리에어트랙(air track)은 압축 공기를 수많은 작은 구멍을 통하여 분출시켜 활차(glider)를 뜨게 함으로써 활차가 마찰이 없이 움직이게 만들어 주는 장치이다. 따라서 마찰이 없는 이상적인 조건하에서 물체의 병진운동, 진동, 충돌 등을 관찰할 수 있으며, 이와 관련된 여러가지 역학법칙 및 보존법칙 등을 확인할 수 있다.< Newton의 제 2법칙>본 실험에서는 일정한 힘에 의하여 일직선상에서 미끄러지는 에어트랙 활차의 운동을 관찰함으로써, 아래 식으로 주어지는 Newton의 제 2법칙을 실험적으로 확인하기로 한다.(1)질량의 활차에 작용하는 일정한 힘는 실의 장력에 의하여 주어진다. 이 활차와 질량이인 추가 팽팽히 붙어서 움직이므로 같은 크기의 가속을 받는다. 그러나 이 두 물체의 질량이 다를 경우 작용하는 힘은 다르다. 각각에 대한 Newton의 운동 방정식(1)로부터 실의 장력를 소거하면 다음의 가속도를 얻는다.(2)즉, 뉴톤의 제 2법칙이 성립하면 가속도의 값은 식 (2)의 우변에서 계산되는 값이어야 한다.이제 순전히 가속도의 정의에 입각하여 이 가속도의 값을 (실험을 통하여) 구해보자. 일정한 힘이 작용할 때, 질량의 활차가 정지상태로부터 출발하여 시간동안에 움직인 거리가라고 하면, 등가속도 운동이므로, 다음 관계식이 성립한다.따라서와를 측정하여 가속도(3)를 얻을 수 있다. 식 (3)에서 얻어지는 가속도와 식 (2)에서 얻어지는 가속도를 비교하여 상대 오차를 살펴본다.3. 실험기구 및 재료에어트랙 장치, 포토게이트 계시기(photogate timer), 활차, 추걸이와 추, 도르래4. 실험 방법< Newton의 제2법칙 >1) 그림과 같이 에어트랙의 수평을 잘 맞추어 설치하고 양쪽 끝 가까운 위치과에 포토게이트 계시기와 부속 포토게이트를 놓는다.2) 활차의 질량과 추걸이의 질량을 각각 확인하여 기록하고, 활차와 추걸이를 실로 연결한다.3) 추걸이에 10g 짜리 추 2개, 1g 짜리 추 2개 (또는 5g 짜리 추 2개, 2g 짜리 추 2개)를 올려 놓는다. 추걸이의 질량과 얹어놓은 추의 질량을 합하여 얻어지는 총 질량을 기록한다.4) 포토게이트 계시기를 PULSE MODE에 놓는다.5) 포토게이트 계시기가 있는 위치을 활차의 시발점으로 정하여 활차를 올려놓고 (주의: 활차 위의 끝이 포토게이트의 레이저 구멍에 최대한 근접하게 위치시킨다. 이때 포토게이트의 계시기가 작동하지 않도록 주의한다.) 활차가 추의 힘으로 미끄러지지 않게 잡고 있는다.6) 포토게이트 계시기의 RESET 버튼을 누른 다음, 잡고 있던 활차를 살며시 놓아준다.7) 활차가 첫번째 포토게이트를 통과하면 계시기의 시간이 기록되기 시작하여 두번째 포토게이트를통과하면 시간이 멈춘다. 이때 걸린 시간를 계시기에서 읽어서 기록한다.8) 다시의 위치에 활차를 놓고 위의 과정을 5회 반복하여의 평균값을 구한다.9) 양쪽 포토게이트의 위치과를 읽어서 기록하고,와로부터 식 (3)을 이용하여 가속도를 구한다.10) 추(추걸이를 포함한)의 질량, 활차의 질량, 중력가속도로부터 계산되는 식 (2)의 가속도과 위에서 구한 가속도를 비교하고 어느 값이 더 정확한 값일까를 생각해 보라.11) 위의 전체 과정을 추의 질량과 활차의 질량 및 포토게이트의 위치를 적당히 바꾸어 가면서 반복해 보라.* 결과 보고서 *Ⅰ. 실험값과 오차1. 추의 질량이 50 g 일 때30㎝40㎝50㎝60㎝70㎝(s)0.4300.4980.5510.6020.656(s)0.4310.4950.5540.6030.651(s)0.4250.4910.5510.6040.660(s)0.4250.5050.5590.6090.652(s)0.4330.4910.5550.6080.655평균(s)0.4290.4960.5540.6050.655?식를 이용하여 활차의 가속도 계산1) 30㎝ 일 때 := 3.260 ㎨2) 40㎝ 일 때 := 3.251 ㎨3) 50㎝ 일 때 := 3.258 ㎨4) 60㎝ 일 때 := 3.278 ㎨5) 70㎝ 일 때 := 3.263 ㎨⇒ 평균 3.262 ㎨?식를 이용하여 추(추걸이를 포함한)의 질량, 활차의 질량, 중력가속도로부터 가속도 계산= 0.1 * 9.81 / (0.1 + 0.1) = 3.27 ㎨? 오차율 : (3.27 - 3.263)/3.27 * 100 = 0.214 %? 오차 한계?표준편차 : 0.0089 ㎨?표준오차 : 0.004 ㎨?표준오차한계 : 3.262 ± 0.004 ㎨2. 추의 질량이 100 g 일 때30㎝40㎝50㎝60㎝70㎝(s)0.3490.4050.4550.4990.536(s)0.3470.4010.4510.4990.537(s)0.3520.4090.4520.4960.534(s)0.3520.4080.4490.4910.535(s)0.3490.4090.4510.4970.533평균(s)0.3500.4060.4520.4960.535?식를 이용하여 활차의 가속도 계산1) 30㎝ 일 때 := 4.900 ㎨2) 40㎝ 일 때 := 4.853 ㎨3) 50㎝ 일 때 := 4.894 ㎨4) 60㎝ 일 때 := 4.878 ㎨5) 70㎝ 일 때 := 4.891 ㎨⇒ 평균 4.883 ㎨?식를 이용하여 추(추걸이를 포함한)의 질량, 활차의 질량, 중력가속도로부터 가속도 계산= 0.1 * 9.81 / (0.1 + 0.1) = 4.905 ㎨? 오차율 : (4.905 - 4.883)/4.905 * 100 = 0.245 %? 오차 한계?표준편차 : 0.0149 ㎨?표준오차 : 0.0067 ㎨?표준오차한계 : 4.905 ± 0.0067 ㎨Ⅱ. 결론과 고찰이번 실험은 항상 실험을 하고 있을 때 시끄럽게 윙~~ 소리를 내던 기계를 이용한 재미있는 실험이었다.마찰이 없는 수평면을 만들기 위해 압축 공기를 수많은 작은 구멍을 통해 분출시켜 활차를 뜨게 하였다. 그리고 활차에 추를 연결하여 당김으로서 추의 가속도와, 측정되는 활차의 가속도를 측정하여 비교해 보았다.우리 조가 처음 실험을 하였을 때에는 실험 후 계산을 하였더니 오차가 약 50%가 넘게 나는 것이었다. 그래서 오차 원인을 곰곰이 생각해 보았다.가장 큰 이유인 즉 슨, 책상이 좁아 한 책상 위에 모두 올라 올 수 없었던 Air track이 책상에 걸쳐진 상태였는데, 기계를 켤 때마다 시끄러워 실험 순간에만 켜 실험 하였으므로, 장치가 기울었다는 생각을 하지 못하였다. 추를 달지 않은 활차를 올려놓고 공기를 주입하자, 활차는 실험 시 이동하는 방향으로 예상보다 빠르게 움직였다. 이 때문에 첫 실험에서는 오차가 아주 크게 났다.또 추를 단 실이 원활히 움직일 수 있도록 장치된 도르래를 생각지 못하고 장치 끝에 튀어나온 면에 실을 걸쳐 측정하여 실의 마찰도 컸을 것이다.

자연과학| 2005.05.23| 6페이지| 1,500원| 조회(2,700)

실험, 역학, 에어트랙, Air track, 뉴턴의 제 2법칙

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[물리 실험] 기주공명장치 예비보고서

기주공명장치에 의한 음속 측정학번:이름:담당 교수님:1. 목표 : 기주의 공명을 이용하여 공기 속에서의 음속을 측정해 본다.2. 이론그림과 같이 물이 든 긴 유리관 A의 위쪽에 진동시킨 소리굽쇠를 가까이 하고, 물통 B를 사용하여 A의 수면을 조금씩 낮추어간다. A의 수면이 적당하게 되면 기주의 기본 진동수가 소리굽쇠의 진동수와 같게 되어 공명이 되고 소리가 크게 들린다.이 때 기주의 길이 ℓ₁을 측정하고, 다시 수면을 내려서 두 번째 공명이 일어나는 기주의 길이 ℓ₂를 측정하면 기주에 생긴 정상파의 파장, 즉 소리굽쇠가 내는 소리의 파장lambda =2(l_{ 2 } -l_{ 1 } )이 된다.따라서 소리의 속력이 v이면 f= { v } over { lambda }에 의해 진동수 f를 구할 수 있다. 또 소리굽쇠의 진동수 f를 알면 v=f lambda에 의해 소리의 속력 v를 구할 수 있다.3. 원리진동수 f인 파동(종파 혹은 횡파)의 공기 중에서의 파장을 λ라 하고, 이 파동이 공기 중에서 전파하는 속도를 v라 할 때, 다음 관계식이 만족된다.v=f lambda(1)진동수가 알려진 소리굽쇠를 진동시켜 한쪽 끝이 막힌 유리관 속에 들어 있는 기주를 진동시키면, 기주 속에는 방향이 반대인 두 개의 파가 진행하면서 현의 진동 때와 같은 정상파가 생긴다. 이 때, 기주의 길이가 어느 적당한 값을 가질 때 두 파의 간섭으로 공명이 일어나게 된다. 따라서, 소리굽쇠가 공기중에서 발생하는 음의 파장 λ는λ = 2 (yn+1 - yn) (2)이다. 식 (1)에 식 (2)를 대입하면v = 2 f(yn+1 - yn) (3)이 된다. 여기서 y0, y1, y2, ……, yn 들은 유리관 내의 공명 위치를 나타낸다. 관 끝에서 첫 번째 공명 위치 y0까지의 길이는 λ/4에 가까우나 실제는 이 값보다 조금 작다.이는 첫 번째 정상파의 배가 관의 모양, 크기 등에 따라서 관끝보다 조금 위쪽에 위치한다는 것을 의미하며, 원주형의 관인 경우에는 관끝에서부터 배까지의 거리 δ와 관의 내반경 r과의 비(끝 보정), 즉 δ/r는 약 0.55 ∼ 0.85이다.공기중의 또는 어떤 기체중의 음속은 다음 식에 의하여 매질의 물리적 성질에 관계된다.여기서 압력 P와 밀도 d는 절대단위이고, k는 정압비열 대 정적비열의 비인 상수이다.(공기에 대해 k = 1.403이다).P가 dyne/cm2, d가 g/cm3일 때 v는 cm/sec이다. 기체의 밀도는 온도의 상승에 따라 감소하므로 온도가 높아질수록 음속이 커지는 것은 명백하다.기체의 팽창법칙을 적용하면 다음과 같이 된다.여기서 vT는 온도 T℃에서의 음속, v0는 0℃에서의 음속, α는 기체의 팽창계수로서 1/273 이다.4. 실험방법㉠ 위의 그림과 같이 기주공명장치에 물을 가득 채운다. 이 때, 물통을 위 아래로 움직여서 관의 물이 꼭대기에서 아래까지 움직일 수 있도록 물의 양을 조절한다.㉡ 소리굽쇠의 손잡이를 잡고 고무망치로 때려서 진동을 시킨 후, 유리관 1 cm 위에 수직 방향으로 놓는다. 이와 동시에 물통을 서서히 내리면서 유리관 내의 소리를 들으면 어느 지점에서 갑자기 커지는 공명소리를 듣게 된다. 그러면 그 지점을 분필이나 고무띠를 이용하여 표시한다.㉢ 공명소리 지점의 근처에 물의 수면이 오도록 하고, 다시 소리굽쇠를 진동시켜 첫 번째의 공명지점 y0를 찾는다. 이와 같은 방법으로 5회 측정하여 그 평균 y0를 구한다.㉣ 수면을 더 낮추어 위와 같은 방법으로 두 번째의 공명지점 y1을 5회 측정하여 그 평균y1을 구한다.㉤ 반파장의 길이 λ/2는 y1 - y0가 되므로 그들의 평균값을 취한다.lambda =2(y_1 -y_0 )이다.㉥ 소리굽쇠의 진동수 f를 기록한다(대부분 소리굽쇠의 앞면에 써 있다).㉦ 실험실의 온도 T를 측정한다.㉧ 실온 T ℃때의 음속 vT를 식 (1)을 이용하여 계산한다.㉨ 위의 측정값으로 0 ℃때의 음속 v0를 식 (5)에서 계산한다.*결과 보고서*소리굽쇠 진동수f= 650 Hz실온 T = 21 ‘C12345평균y0 (m)0.1830.1820.1850.1830.1860.184y1 (m)0.5510.5520.5490.5490.5500.550v0 (m/s)331.96333.76328.35330.15328.35330.151. 실험값 계산1) 파장 λ 계산반파장의 길이 λ/2는 y1 - y0가 되므로 그들의 평균값을 취한다.lambda =2(y_1 -y_0 )= 2(0.550-0.184) = 0.732 m2) 식 (1)에 의하여 실온 T= 21 ‘C 일 때 음속 vT 계산진동수 f인 파동(종파 혹은 횡파)의 공기 중에서의 파장을 λ라 하고, 이 파동이 공기 중에서 전파하는 속도를 v라 할 때, 다음 관계식이 만족된다.v=f lambda⇒ 6500.732 = 475.80 m/s3) 식 (5)에 의하여 0‘C 일 때 음속 v0 계산기체의 밀도는 온도의 상승에 따라 감소하므로 온도가 높아질수록 음속이 커지는 것은 명백하다. 기체의 팽창법칙을 적용하면 다음과 같이 된다.여기서 vT는 온도 T℃에서의 음속, v0는 0℃에서의 음속, α는 기체의 팽창계수로서 1/273v0 = 475.80/√1+294/273 = 330.15 m/s

자연과학| 2003.10.14| 4페이지| 1,500원| 조회(1,046)

음속, 공명, 기주공명장치

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[물리 실험] 중력가속도 측정 실험과 결과 레포트(Borda,보다 진자) 평가A좋아요

중력 가속도 측정 (Borda 진자)1. 실험의 목적실에 수직으로 매달린 물체를 약간 움직여 놓으면, 물체는 왕복 운동을 되풀이한다. 이렇게 같은 길을 반복하여 움직이는 운동을 진동이라고 하며 실에 매달려 진동 운동을 하는 것을 진자라고 한다. 그런데 이런 진동의 규칙성, 즉 1번 운동을 반복하는데 걸리는 시간, 즉 주기가 일정하며, 그 시간은 줄의 길이와 관계된다든가하는 성질 때문에 과거에는 시계를 제작하는 원리로 활용되어 왔다.또 한편으로는 진자의 주기가 중력 가속도와 관계를 갖고 있어 중력 가속도를 측정하는데에도 사용할 수 있다. 이 실험에서는 이런 진자를 이용하여 중력가속도를 측정하여 본다.2. 원리진자에는 추를 질점으로 취급할 수 있는 단진자(simple pendulum)와 강체로 취급해야 하는 물리진자(physical pendulum)가 있다.그림과 같이 무게를 무시할 수 있는 길이 l인 끈의 한 끝을 고정하고 다른 끝에는 질량 m인 추를 매달은 단진자는 연직면 내에서 주기 운동인 단진자운동을 하는 것이다. 이때 복원력이라고 하는 힘이 운동방향으로 작용하여 진동운동을 하는데, 이 힘 F는{F=-mgsin theta(1)이다. 식 (1)에서 -부호는 힘이 변위 S의 방향과 반대인 복원력을 의미한다. 따라서 뉴턴의 운동 방정식 F=ma이므로 단진자 운동을 기술을 기술하는 운동 방정식은{m { {d }^{2 }S } over {d { t}^{2 } }=-mgsin theta(2)이다. 이 식에서{theta는 그림과 같이 연직면과 추의 중심을 맺는 직선 사이의 각이고, 이 각도가 상당히 작을 때는{sin theta SIMEQ theta(3)로 근사 시킬 수 있다. 또한{theta =S/l의 관계식이 성립하므로 단진자의 운동방정식은{m { {d }^{2 }S } over {d { t}^{2 } }=-mg { S} over {l }(4)이다. 이 미분방정식의 해는 주기함수인 여현(코사인) 함수로 다음과 같이 나타낼 수 있다.{S=Acos omega t(5)이 pi SQRT { { l} over {g } }(8)이다. 따라서 구하고자 하는 중력 가속도는{g= { { 4pi }^{2 } } over { { T}^{2 } } l(9)의 식으로부터, 실험에서 구한 단진자의 길이 l과 주기 T를 식(9)에 대입하면 구할 수 있다.그러나 좀더 정밀하게 중력 가속도의 크기를 구하려면, 보다 진자의 추의 크기 등을 고려한 물리 진자의 개념을 도입 하여야 한다. 따라서 그림과 같이 추의 질량이 M인 금속구 G에 철사를 매달고 진동하는 물리진자의 경우에는 중력가속도 g가 다음과 같이 표현된다.{g= { { 4 pi }^{ 2} } over { {T}^{ 2} } LEFT [ (l+r)+ { 2} over {5 } { { r}^{2 } } over {(l+r) } RIGHT ](10)이 식으로부터 진자의 주기 T, 철사의 길이 l, 구의 반지름 r을 측정하면 식 (9)봐 정확한 중력가속도 g를 구할 수 있다. 식 (10)에서 대괄호 내의 두 번째 항은 실제 실험에서는 매우 작다.따라서 추의 크기를 무시하고 추를 질점으로 취급한 식 (9)로 중력가속도를 구해보고, 또한 추의 크기를 고려한 식 (10)으로 중력가속도를 구하여 이들을 비교해 보는 것도 의미가 있다.{3. 실험기구 및 장치1 Borda 진자2 초시계3 줄자4 버니어 캘리퍼4. 실험 방법1 추를 진동 시켜 추가 진동을 시작함과 동시에 초시계로 진자의 10회 진동시간을 측정하여 주기 T를 계산한다.2 50회 까지 매 10회 마다 진동 시간을 계속 기록한 후 매 50회 진동하는데 걸리는 시간의 평균으로부터 주기 T를 구한다.3 받침날 하단의 끝부터 진자(진자고정 꼭지 포함) 바로 위까지의 길이 (l)을 줄자를 이용하여 5회 측정하여 기록하고 이들의 평균값을 구한다.4 진자의 직경을 버니어 캘리퍼를 이용하여 5회 측정하여 평균값을 구한 다음 그것으로부터 진자의 반경 r을 구한다.5 이상의 측정값 T, l ,r을 이용하여 지구의 중력가속도 g를 구한다.* 결과 보고서 *1. 진자{시각 (t₂) s시간 (t₂- t₁=100T) s0·1002'53.052'53.051017.551103'10.102'52.552034.961203'27.402'52.443052.431303'44.622'52.19401'09.521404'01.622'52.10501 26.901504'18.182'51.28601'44.021604'33.992'49.97702'01.271704'49.712'48.44802'18.451805'08.042'49.59902'35.801905'22.052'46.25평균 100T = ( 2'53.05 + 2'52.55 + 2'52.44 + 2'52.19 + 2'52.10 + 2'51.28 + 2'49.97 + 2'48.44+ 2'49.59 + 2'46.25 ) ／10 = 2'50.79 sT = 1.71 s정밀하게 중력 가속도의 크기를 구하려면, 보다 진자의 추의 크기 등을 고려한 물리 진자의 개념을 도입 하여야 한다. 따라서 그림과 같이 추의 질량이 M인 금속구 G에 철사를 매달고 진동하는 물리진자의 경우에는 중력가속도 g가 다음과 같이 표현된다.{g= { { 4 pi }^{ 2} } over { {T}^{ 2} } LEFT [ (l+r)+ { 2} over {5 } { { r}^{2 } } over {(l+r) } RIGHT ]를 이용하여 중력가속도 g를 구한다.{g= { { 4 pi }^{ 2} } over { {1.71}^{ 2} } LEFT [ (0.7234+0.0175)+ { 2} over {5 } { { 0.0175}^{2 } } over {(0.7234+0.0175) } RIGHT ]= 10.005 ㎨·2회 측정{횟수시각 (t₁)횟수시각 (t₂)시간 (t₂- t₁=100T)0·1002'52.802'52.801017.391103'10.022'52.632034.771203'28.412'53.643052.141303'44.302'52.16401'09.461404'01.552'52.09501'26.681504'18.052'51.37602'53.64 + 2'52.16 + 2'52.09+ 2'51.37 + 2'50.50 + 2'48.41+ 2'47.16 + 2'45.56 ) / 10 = 2'50.63 sT = 1.71 s{g= { { 4 pi }^{ 2} } over { {T}^{ 2} } LEFT [ (l+r)+ { 2} over {5 } { { r}^{2 } } over {(l+r) } RIGHT ]를 이용하여 중력가속도 g를 구한다.{g= { { 4 pi }^{ 2} } over { {1.71}^{ 2} } LEFT [ (0.7234+0.0175)+ { 2} over {5 } { { 0.0175}^{2 } } over {(0.7234+0.0175) } RIGHT ]= 10.005 ㎨·3회 측정{횟수시각 (t₁)횟수시각 (t₂)시간 (t₂- t₁=100T)0·1002'52.802'52.801017.421103'09.952'52.532034.861203'27.332'52.473052.651303'44.332'51.68401'09.451404'00.832'51.38501'26.671504'16.702'50.03601'43.891604'32.422'48.53702'01.051704'48.142'47.09802'18.141805'03.832'45.69902'35.611905'19.772'44.16평균 100 T = ( 2'52.80 + 2'52.53 + 2'52.47 + 2'51.68 + 2'51.38 + 2'50.03 + 2'48.53 + 2'47.09+ 2'45.69 + 2'44.16 ) / 10 = 24964 sT = 1.70 s{g= { { 4 pi }^{ 2} } over { {T}^{ 2} } LEFT [ (l+r)+ { 2} over {5 } { { r}^{2 } } over {(l+r) } RIGHT ]를 이용하여 중력가속도 g를 구한다.{g= { { 4 pi }^{ 2} } over { {1.70}^{ 2} } LEFT [ (0.7234+0.0175)+ { 2} over {5 } 9.812 * 100 = 1.969 %2) 3회 실험·이론치 : 9.812 ㎨·실험치 : 10.123 ㎨·오차 : ( 10.123 - 9.812 ) / 9.812 *100 = 3.170 %4. 표준편차{표준편차 = SQRT { { 2(10.005 - 9.812) + (10.123 - 9.812 ) } over {3 } }= 0.239 s5. 표준오차{표준오차 = 표준편차 over SQRT { N } = 0.239 over SQRT { 3 }= 0.138 s6. 표준오차한계평균 표준오차 = 10.044 0.138 s* 결론 및 고찰 *우리가 일반적으로 학교에서 중력가속도를 측정하는 실험은 타점계를 이용한 추의 낙하 실험이었다. 지금 듣고 있는 과학교재연구론 강의 시간에 추의 낙하를 타점계를 이용하여 속도와 가속도를 측정해 보았다. 하지만 그 실험에서는 오차가 너무 커 중력가속도가 9 ㎨ 에도 미치지 못하였다.Borda 진자를 이용한 중력가속도 실험에서는 오차가 나긴 했지만 추의 낙하 실험에 비해 만족스러운 결과를 얻을 수 있었다. 이것은 추의 낙하실험에서의 타점 종이와 타점계 사이 마찰, 타점계의 오차 등 발생할 수 있는 마찰을 피할 수 있었기 때문이라 생각된다.그러나 적은 오차였지만 이러한 오차가 생긴 원인 중 가장 큰 이유는, Borda 진자 장치 상 추를 들어 올릴 수 있는 각도가 정해져 있음에도 불구하고, 그 각도에서는 190번의 진자 왕복 횟수를 측정하기 힘들었다. 그래서 어쩔 수 없이 추의 끈이 꺽어지는 각도에서 왕복을 시작하여 정확한 l 값과 오차가 났다.또 추를 장치와 평행하게 떨어뜨려 측정하였지만, 약 150회 이후부터는 추가 2차원 공간이 아닌 3차원 공간으로 운동하였다. 그래서 실험을 시작하기 전 여러번 반복해서 추를 떨어뜨려 보았지만 150회 이후에서는 추가 원을 그리며 움직이는 것을 교정할 수 없었다. 장치가 튼튼하지 못하여 추의 운동에 따라 조금씩 움직여 그런 현상이 나타나는 것이 아닌가 하는 생각이 든다.그리고 추가 끝까지 올라 왔을 있었다.

자연과학| 2004.10.23| 6페이지| 2,000원| 조회(6,662)

중력, 중력가속도, borda, 진자, 보다

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막대의 영율 측정 평가B괜찮아요

막대의 Young률 측정(Ewing 장치)1. 실험목적Ewing 장치를 이용하여 금속 막대의 중심에 추를 달아 휘어지게 한 후,그 중심점의 강하를 측정하여 금속 막대의 Young률을 계산한다.2. 기구장치Ewing 장치광학지레시료 막대추, 추걸이 (낚시줄)마이크로미터 or 버니어캘리퍼자3. 이론 및 원리길이 l, 폭 a, 두께 b, 그리고 Young률 Y의 물질로 된 막대의 중앙에 무게 Mg의 추를 달아 휘어지게 하였을 때, 중점강하 e₁는 이론에 의하여e= { l ³Mg } over {4ab³Y }N／m² (1)이 된다. 따라서, 이 막대의 Young률은Y = { l³Mg} over {4ab³e }N／m² (2)가 된다.따라서 폭 a,두께 b를 마이크로미터로, 막대의 두 받침날 사이의 간격 l을 줄자로 ,그리고 중 점강하 e를 광학지레와 망원경을 써서 측정하여 시료 막대의 Young률을 계산한다.4. 실험방법(1) 평행한 두 받침날 AC, BD 위에 시료막대 AB를 놓고 AB의 중점 O에 추걸이를 단다.(2) 마이크로미터와 Ewing 장치에 전지와 전구를 연결한다.(3) 시료에 마이크로미터를 이용하여 전구에 불이 들어오는 눈금 y0를 읽는다.(4) 추 M₁, M₂, M₃, M₄, M5를 차례로 올려놓으면서 그 때 마이크로미터의 눈금 y₁, y₂, y₃, y₄, y5 를 읽는다. 다음에 추를 차례로 내려놓으면서 y₄', y₃', y₂', y₁', y0'를 읽는다,yi와 yi'의 평균을 yi라 한다.(5) 시료 막대의 폭 a,두께 b를 마이크로미터 또는 버니어캘리퍼로, 두 받침날 사이의 간격 l을 줄자로 측정한다.(6) 각 추에 대응하는 막대의 중심점 강하를 식(2)에 대입하여 Young률 Y₁, Y₂, Y₃, Y₄, Y5를 계산하고 평균하여 시료막대를 구성하는 물질의 Young률 Y를 결정한다.Y = { l³Mg} over {4ab³e}N／m² (2)*결과 보고서*1. 황동의 Young율 측정 (시료: 황동)시료 막대의 폭 a = 0.020m시료 막대의 두께 b = 0.005mMi (㎏)yi (㎝)y′i (㎝)yi (㎝)yi - yi (㎝)000.8230.8280.8260.03010.20.7950.7970.7960.03320.40.7610.7640.7630.03330.60.7310.7290.7300.03040.80.6990.7000.700두 받침날 사이의 간격 l = 0.553m실험 결과를 식에 대입하여 시료 막대의 Young률을 측정한다.(식에 대입 시에는 단위를 m로 고쳐 계산함)Y = { l³Mg} over {4ab³e}N／m²(0.553)³0.29.81／40.020(0.005)³0.00030 = 1.106＊10 N／m²(0.553)³0.29.81／40.020(0.005)³0.00033 = 1.105＊10 N／m²평균: 1.1055＊10¹¹ N／m²―→ 1.1＊10¹¹ N／m²1.05 ＊ 10¹¹ N／m²

자연과학| 2003.10.14| 5페이지| 1,000원| 조회(2,117)

물리, 측정, 막대, 영율, ewing

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