실험 1 측정과 오차

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실험 1 측정과 오차에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

이용하여 중력가속도를 측정하는 실험이다. 포토게이트 타이머를 처음 사용해봤는데 생각보다 간단한 실험기구들로 가속도를 측정하여 신기했다. 줄무늬 투명자를 포토게이트의 적외선에 통과시키면 시간을 측정하여 속도와 가속도를 계산해낸다.
실험 결과값의 범위(971.5±4.2)에 화성시의 중력가속도(979.91)가 포함되지는 않았지만 약 4.5의 매우 근접한 결과값을 얻었다. 실제 중력가속도와의 차이를 줄이려면 투명자를 수직으로 낙하시키는 것이 중요하다. 포토게이트에 눈금사이의 간격이 5cm라고 입력되어있어 사선으로 떨어뜨리면 오차가 발생한다. 또한 투명자는 중력가속도의 영향을 받아 매순간 속도가 변한다. 이론오차를 줄이기 위해 낙하시작 지점을 동일하게 해야 한다.
[실험3]이 실험은 구리 원통형 시료의 지름, 높이를 측정하여 밀도를 간접 측정하는 실험이다. 밀도의 평균의 각 측정값의 평균을 이용하여 계산하고 밀도의 표준오차는 오차의 전파식을 이용하여 계산한다.
간접측정으로 얻은 밀도값의 범위(8.956±0.022g/)안에 실제 구리의 밀도(8.93 g/)가 들어갔다. 근접하긴 했지만 오차가 발생한 원인은 무엇일까? 구리 시료가 상온에서 공기 중의 기체와 반응하여 밀도가 바뀌었을 수도 있다. 원통 시료의 표면이 매끄럽지 못해 측정 위치에 따라 측정값이 변하였다. 또 시료의 정확한 지름의 위치를 찾지 못해 오차가 발생했을 것이다. 정확한 측정값을 얻기 위해서는 표면에 굴곡이 없고 구리가 반응하지 않는 곳에서 좀 더 정밀한 측정기구를 이용하여 측정하여야한다. 또 밀도를 간접 측정하는 식에서 이론오차가 발생한다.
[실험4]이 실험은 알루미늄 직육면체 시료의 가로, 세로, 두께를 측정하여 밀도를 간접 측정하는 실험이다. 밀도를 간접 측정하는 식은 [실험3]과 동일하다. 실험방법 또한 [실험3]과 유사한데 원통형 시료의 지름을 정확하게 측정하기가 더 어려울 것 같았는데 결과는 반대였다. 간접 측정하여 얻은 알루미늄의 밀도 범위(2.676±0.018g/)안에 실제 알루미늄의 밀도값(2.70 g/)이 매우 근사하지만 포함되지 않는다.
실험에 사용된 시료의 표면이 눈에 띄게 울퉁불퉁하였다. 그로 인해 각 길이들이 정확히 측정되지 않았고, 두께가 얇아 제대로 측정하기 힘들었다. 알루미늄 시료 또한 공기 중에 기체와 반응하여 밀도가 변화하였을 것이다. 밀도를 간접 측정하는 식에서 이론오차도 발생한다.
오차가 발생하는 원인은 많다. 측정기구의 계기오차, 간접측정식의 이론오차, 실험실의 온도, 위치, 습도 등등에 의해 오차는 발생한다. 오차를 줄이기 위해서는 정밀한 측정기계를 이용하여 많은 횟수의 실험을 정확하게 반복하는 것이 좋다.
참고문헌
●김기홍 외14(2015), 제11판 물리학실험, 아주대학교 출판부, 7-14쪽
●김기홍 외14(2015), 제11판 물리학실험, 아주대학교 출판부, 267쪽
●한국표준과학연구원(2009.02), “중력가속도”, 국가참조표준센터, , (2016.09.28)

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