[일반물리학실험]진자의 구심력 2부

실험 결과

1. 실험 데이터

실험1.

목록	값
지름(직경)	1.55㎝
질량	70g
길이	37.5

 

반동크게

   반동작게

 

실험2

목록	값
지름(직경)	1.55㎝
질량	70g
길이	34㎝

 

반동 크게

반동작게

2. 실험결과분석

4번의실험(줄길게해서 반동크게 작게 줄짧게해서 반동크게 적게)의 데이터 테이블은 다음과 같다.

1) 줄길이 37.5㎝, 반동 크게

점	Fc측정된 값(N)	v(m/s)	Fc이론적 값(N)	%차이
1	0.17	0.847	0.134	26.86%
2	0.16	0.833	0.1295	23.55%
3	0.14	0.796	0.118	18.64
4	0.13	0.796	0.118	10.16%
5	0.13	0.8	0.119	9.2%

 

2) 줄길이 37.5㎝, 반동 작게

점	Fc측정된 값(N)	v(m/s)	Fc이론적 값(N)	%차이
1	0.03	0.320	0.019	57.89%
2	0.03	0.344	0.022	36%
3	0.02	0.336	0.021	4.76%
4	0.02	0.325	0.019	5%
5	0.02	0.325	0.019	5%

 

3) 줄길이 34㎝, 반동 크게

점	Fc측정된 값(N)	v(m/s)	Fc이론적 값(N)	%차이
1	0.26	0.994	0.203	28%
2	0.22	0.994	0.203	8.3%
3	0.20	0.970	0.194	3.1%
4	0.19	0.950	0.185	2.7%
5	0.18	0.930	0.178	1.1%

 

4) 줄길이 34㎝, 반동 작게

점	Fc측정된 값(N)	v(m/s)	Fc이론적 값(N)	%차이
1	0.06	0.479	0.047	27%
2	0.05	0.478	0.047	6.3%
3	0.04	0.473	0.046	13.04%
4	0.03	0.466	0.044	31.8%
5	0.02	0.460	0.0435	54%

 

실험했는 그래프를 보면 줄 길이 길게 해서 반동을 작게 했던 두 번째 그래프를 제외하고는 처음에 다 수평적인 선을 보인 후 출발한다. 이것은 힘 센서가 제대로 0점을 잡지 못해서 스타트 버튼을 누르고 수평선이 나오는 곳을 0점으로 잡고 값을 측정하였다. 예를 들자면 첫 번째 그래프의 첫 번째 수평선은 -0.12였다. 그러므로 Fc값은 그래프에서는 0.29로 찍혔지만 이값은 0점이 0 일때의 값이므로 우리는 0.29라는 값에 0.12를 빼주었다. 

그래서 Fc그값을 구했다. 위의 실험그래프와 데이터 테이블을 보면 이번실험은 잘하지 못한 실험이라는 것을 알 수 있다. 이론적으로 봤을 때 추의 속도는 점점 감소해야한다. 하지만 우리조의 실험값에서는 미미하지만 증가로 갔다가 다시 감소로 가는 것도 있고 대부분의 데이터 테이블에서 오차율이 너무나 크다. 이유를 분석해보면 그때 실험 당시 아는것이 너무 없었는것 같다. 결국 마지막에 허겁지겁 실험을 하다보니 시간에 쫒기고 해서 이런 오차율이 난것 같다.

 

토의 사항

1. 실험 고찰

결과분석에도 말했듯이 본 실험은 가장 까다로웠던 것 같다. 퍼센트 오차가 50%가 넘어서 본 실험은 제대로 된 실험이라고는 볼 수 없다. 하지만 실험은 항상 정확하지 않고 정확하지 않는것을 최대한 정확하게 맞추어가는 것이라고 생각하고 다음부터는 더 좋은 실험을 하도록 하겠다. 그리고 실험에는 기본적이 배경 없이 그냥가서 하면 된다고 생각했는데 실험을 통해 그게 아니라는 것을 알게 되었다.

원래 이론에 의하면 추의 진동을 크게 하던 작게 하던 실의 길이를 짧게 하던 길게 하던 속도는 처음 속도보다 감소하게 되어있다 그러다가 계속 놓아두면 이 추는 정지했을 것이다. 하지만 실험에서는 대부분은 그렇게 나왔지만 아닌 것도 있었다. 2번째(길이는 길고 반동이 짧을때) 를 보면 첫 번째 속도는 0.320m/s인데 2번째는 0.344m/s로 증가했다. 이것은 이론적으로는 발생할 수가 없는데 우리조가 실험을 많이 잘못한 것 같다. 그 이유를 곰곰이 생각해보면 내가 생각했던 경로로만 진자가 움직이지 못했다. 그리고 미세한 바람이나 묶여있는 줄이 꽉 묶여 있지 못해서 의자에 부딪히기도 하고 센서에 부딪히기도 했다. 진자가 똑바로 움직여줬더라면 성공적인 실험을 할 수 있었을 것 같다. 이렇듯 보이지 않는 것에서 오차가 생기는 요인이 만들어 진 것 같다. 또 0점을 제대로 잡지 못한 것도 오차율이 이렇게 큰 원인이 되었던 것 같다.

 

2. 질문 사항

실험1 질문

1) 당신이 측정한 구심력의 값들과 계산된 이론적인 구심력의 값들의 비교는 어떠한가?

똑같지 못했다. 여러 가지 오차 요인들로 인해 내가 측정한 구심력의 값들과 계산된 이론적인 구심력의 값들은 꽤 많은 차이를 보였다.

 

2) 구심력의 측정된 힘과 계산된 힘에 차이가 있는 이유는 무엇인가?

여러 가지 이유가 있을 수 있다. 진자 추를 손에서 놓을 때 진자 추가 대각선으로 나가기도 하고 휘기도 해서 속력과 힘을 측정하는 데 오차가 난 것 같다. 이런 오차 요인들 말고도 바람과 같은 주위의 환경에 의해서도 미세한 오차가 만들어 진다.

 

실험2 질문

1) 당신이 측정한 구심력의 값들과 계산된 구심력의 값들의 비교는 어떠한가?

실험1과 마찬가지로 똑같지 못했다. 여러 가지 오차 요인들로 인해 내가 측정한 구심력의 값들과 계산된 이론적인 구심력의 값들은 꽤 많은 차이를 보였다.

 

2) 부가 실험에서의 구심력과 본래 실험에서의 구심력간의 비교는 어떠한가?

실험을 할때 실험1에서보다 실험2에서 길이를 3.5㎝ 짧게 하여 실험을 하였다. 실험1과 실험2를 비교해 볼 때 실험2가 더 구심력이 크다. 실험을 할때 진자를 잡아당기는 범위가 차이가 나서 그럴수도 있다. 하지만 다음구심력 공식(F=mv2/r)을 보면 r과 F와는 반비례 관계이다. 따라서 거리를 짧게한 실험2가 당연히 구심력이 클 수밖에 없다.

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