1.실험측정값물체R의 질량=200.5g측정횟수회전률f회전반경r(cm)추걸이 부분의 질량 m'(g)구심력(N)(F=4π2mrf2)추걸이의 힘(N)F=m'g11.119.52001.871.9621.119.42001.861.9631.1519.52002.041.9641.119.62001.881.9651.119.52001.871.96물체의 질량=200.5g측정횟수회전률f회전반경r(cm)추걸이 부분의 질량 m'(g)구심력(N)(F=4π2mrf2)추걸이의 힘(N)F=m'g11.124.43002.3352.9421.124.43002.3352.9431.124.53002.3442.9441.1524.43002.5522.9451.124.43002.3352.942.토론질량m인 물체가 반경r인 원주상에서 일정한 속력 v로 원운동한다면 그 가속도 벡터는의 크기를 갖고 항상 원의 중심에서 원주를 향한다. 그러므로 원주상에서 일정한 속력 v로 원운동 하게 하려면 원의 중심으로 향하는 힘 F가 필요한데 이 힘이 구심력이며 F=ma=이다. 물체가 반경 r인 원주상을 각속도 w(rad/sec)로 원운동하고 있다면 v=rw 이고 w=2πf 의 관계가 있으므로 v=2πrf이다. 따라서 구심력은 F=4πmrf=mrw이 된다.이번실험은 일정한 각속도로 원운동하는 물체에 작용하는 구심력을 측정하여 위와 같은 공식에 의해 구심력의 크기(F)가 회전반경(r)과 회전율(f)에 관계됨을 알아보는 것이었다. 이 실험에서는 같은 회전반경으로 균일하게 회전을 시키기가 어려웠다. 손으로 회전을 시키다 보니 때론 손에 힘이 많이 들어가고 적게 들어가기도해서 회전반경이 원래 의도한것보다 많이 나올때도 있었고 적게 나올때도 있었다. 회전반경을 일정하다고 놓고 실험에 임한건데 손의 힘에의해서 조금씩 변하다 보니 오차를 발생시키는 원인이 되었다. 실험기구를 손으로 회전시키는 것이 아닌 좀더 정밀한 하고 좋은 기계를 사용해서 자동으로 돌아가는 기구를 사용했다면 더욱 정밀한 실험이 되고 정확한 데이터를 얻을 수있지 않을까 하는 생각이 들었다. 또한 평형추를 제 위치에 놓는 것 또한 쉽지 않았다. 평형추를 제 알맞게 놓지 않으니까 기구가 회전하면서 수차레 균일하게 돌지 못하고 흔들렸다. 그래서 올바른 등속원운동이 되지 못했기 때문에 평형추를 알맞은 위치에 놓지 않는것도 오차를 발생시키는 원인이 될거 같았다. 그래서 평형추의 알맞은 위치를 찾을려고 노력했고 몇 번의 수행끝에 알맞은 위치를 찾을 수 있었다. 또한 데이터를 기록할 때 시간을 기록하는 사람과 회전횟수를 세는 사람 사이의 능숙함도 중요하였다. 시간기록하는 사람과 회전회수 세는 사람사이에 사인이 제대로 맞지 않는다면 데이터에 영향을 주어서 오차를 발생시킬 것 같았다. 그래서 우리조는 수차례의 연습으로 두 조원을 훈련시킨후 실험에 임해서 오차를 줄일려고 노력하였다. 회전률에서 소수점자리가 조금만 차이가 나도 구심력의 값이 엄청나게 큰 차이를 보이기 때문에 회전률을 정밀하게 측정해야 했다. 따라서 더욱 데이터 기록자들의 능숙함이 필요한 실험이었다.우리조의 실험결과는 구심력(F=4πmrf)이 측정값이 추걸이의 힘(F=m'g)보다 작게 나왔다. 이러한 결과가 나온이유는 추걸이의 힘을 측정할 때 용수철이 회전반경과 같은 거리를 당겨져야 하는데 실이 짧은 경우도 있어서 실에 추의 무게가 걸렸을 수도 있고 용수철이 정확히 회전반경과 일치하는지를 눈어림으로 보고 측정한 것이어서 실제 구심력과는 차이가 날수 있어서 올바른 데이터를 얻지 못하였다. 그리고 회전반경을 정확하게 유지하지 못하고 회전시킨것과 회전률을 측정하는데 측정자의 미숙함이 오차의 또다른 큰 원인이었다.
1.실험 측정값1)버니어 캘리퍼(Vernier Caliper)(1)원통의 내경,외경,깊이 측정값횟수내경외경깊이114.4523.5021.35214.3023.3021.10314.4023.4021.15414.1523.3021.05514.2023.3521.10614.3023.4521.20714.2523.4021.15814.3523.4521.20914.2023.3521.301014.2523.3021.25평균14.28523.3821.185표준오차0.08940.06780.0894보고값14.285±0.089423.38±0.067821.185±0.08942)마이크로 미터(Micrometer)(1)철사,머리카락의 직경과 종이의 두께 측정값횟수철사 직경머리카락 직경종이두께11.2650.4230.15021.2690.4210.14031.3100.4220.14041.3400.4210.15351.2950.4230.15361.2780.4200.15371.2710.4210.16081.2690.4220.14891.2710.4230.148101.2890.4210.160평균1.2850.4220.151표준오차0.00720.001050.00465보고값1.285±0.00720.422±0.001050.151±0.004653)구면계(Spherometer)구하려는 구면의 곡률 반경 R을 그림 9에서 DE= h, EF=2R -h이므로r2=h(2R-h)( ∴=)(1) △AEH 에서 AE = r, EH =, AH =이므로 ()2+()2= r(2) 이것을 식 (1) 대입하면= 2hR - h2∴R =+즉 R은 a와 h를 측정함으로써 구할 수 있다.(1)측정값횟수h1h2h2-h111.185.416.3121.175.426.3131.105.406.3041.095.416.3251.105.426.3261.115.436.3271.095.406.3181.105.426.3291.095.406.31101.105.426.32횟수AB 사이의 거리BC 사이의 거리AC 사이의 거리180.5080.9079.60280.5080.5079.60380.5080.9079.60480.5080.7079.90580.5080.7079.90평균80.5080.7479.72총평균 a=80.32표준오차 σ=0.452(2)실험값높이 h=h1-h2=6.31mm σh=0.0077정점 사이의 거리 a=80.32mm σa=0.452곡률반경 R=+=173.55 σR=2.결과 및 토의실험에 대한 충분한 연구 없이 갑작스럽게 실험을 하게되서 시간이 많이 걸릴 것 같았다. 그래서 우선 조 인원 6명을 2명씩 한조로 짝을 이루어 세 개의 기구를 각각 연구하기로 했다. 각 조는 자신이 맡은 기구를 연구한 후 서로에게 사용법을 알려주기로 했다. 따라서 첨 다루는 기구였지만 빠른시간내에 버니어 캘리퍼, 마이크로 미터, 구면계의 사용법을 효과적으로 알 수 있었다. 버니어 캘리퍼나 마이크로 미터는 고등학교 교과과정에서 접할 기회가 있었기 때문에 측정도구의 모양이나 사용법에 대해 그리 낯설이 않았다 그래서 사용법을 익히고 실제로 측정하는데 어려움이 없었지만 구면계는 첨 접해보는 것이라서 기구의 사용법을 익히고 측정하는데 다른 기구보다 시간도 많이 걸리고 어려웠다. 그렇다 보니 구면계를 사용하면서 많은 시행착오가 생겼고 10회를 측정하는 동안 결과에서 오차가 가장 많이 났다.우리조의 버니어 캘리퍼는 조정나사가 없었다. 그래서 물체를 측정하는 동안 흔들립이 있어서 미세한 오차가 발생하였지만 정밀한 것을 측정하는 실험이라서 결과에는 큰 영향을 미쳤다. 마이크로 미터의 경우 기구의 문제는 없었지만 눈어림으로 최소눈금의을 읽다보니 숙련되지 않은 우리조원으로서는 많은 오차를 발생하게 했다. 구면계는 그 사용법이 쉽지가 않아서 사용하는데도 어려움이 많았다. 오목거울의 중점에 중심을 놓기가 어려웠고 구면계에 세 개의 발을 정확히 놓기 어려웠다. 그리고 이것역시 최소눈금의을 읽다보니 여기서 오차가 많이 발생하였다.버니어켈리퍼에 조정나사가 없는 비정상기구를 사용하다 보니까 원래 기구는 정밀한 측정을 하는 기구인데도 그 기능을 제대로 사용하지 못하고 많은 오차가 생긴 측정이 되버렸다. 다음 실험 부터는 실험전에 미리 실험도구를 점검해서 정상적인 시험기구로 실험에 임해야 겠고 실험목적에 맞는 정확한 데이터를 도출해 내도록 노력해야 겠다. 또한 구면계의 사용법을 조원모두가 확실히 알지 못해서 시간도 마니 걸리고 측정하는 과정에서도 많은 시행착오와 오차가 발생하였는데 다음 실험에 임할때는 실험에 대해 충분한 숙지와 실험에 사용하는 도구들에 대해서 완벽하게 연구해 와서 실험에 임하도록 해야겠다.이번실험은 정말 측정도구인 버니어 캘리퍼, 마이크로 미터, 구면계로 물체의 내경, 외경, 깊이, 두께, 곡률반경을 측정하는 실험이었다. 여러기지 물건을 가지고 측정하는 과정에서 버니어 캘리퍼, 마이크로 미터, 구면계의 사용법을 확실히 익힐수 있는 계기가 되었다.
![[물리] [보고서]구심력측정](https://image4.happycampus.com/Production/thumbnail/2003/04/18/data1200490-0001.jpg)
![[물리] 버니커켈리퍼,구면계,마이크로미터 사용법](https://image4.happycampus.com/Production/thumbnail/2003/04/18/data1200487-0001.jpg)
