진자의 운동 (물리진자.비틀림진자)

목차

1. 실험값 및 결과
2. 결과 및 토의
3. 기타

본문내용

원적으로만 운동할 것이라고 우리는 예상했다. 그러나 실험을 하면서 진자를 이차원으로만 운동시키는 게 힘들다는 것을 알았다. 특히 막대 진자의 경우, 삼차원적으로 즉, 좌우로 움직일 뿐만 아니라 전후 방향으로도 움직이는 것이 심했다. 이럴 경우에 좌우방향으로의 운동에너지로만 계산되어야 할 에너지와 주기가 전후방향으로도 분산되어 좌우방향의 운동에너지와 주기가 이론치보다 작아질 수 있다. 실재로 실험값은 이론값보다 대부분 작았다. 이러한 진자 운동의 불균형은 막대나 원반을 곧게 만들어줘야 함은 물론이고, 진자를 처음 진동 시킬 때 똑바르게 진동시켜줘야 운동의 흔들림을 막을 수 있다. 이것을 고려하지 않았던 게 작은 오차를 발생 시켰던 것 같다.
2) 비틀림 진자.
비틀림 진자 측정은 이상하게 물리 진자와 다르게 이론값과 많은 오차값이 나왔다. 두 실험 모두 20~40%의 오차율을 보여주었다. 오차의 원인을 생각해보면 철사의 고정이 완벽하지 못한 점이 오차를 발생한 것 같다. 철사의 고정은 고정 나사 이용해 고정하였는데, 단단히 고정 시키기 위해서 고정 나사를 꽉 조이면 철사가 그로 인해 휘어버리는 현상이 나타났다. 제대로 된 값을 얻기 위해서는 회전 센서와 하단 클램프 사이에 고정되어 있는 철사가 똑바로, 그리고 진동 운동에도 견딜 수 있도록 단단히 고정이 되어야 했으나, 휘어짐을 막기 위해 그러하지 못하였다. 약간 헐겁게 고정이 된 철사, 그리고 그 고정부도 위 실험의 오차 생성은 물론, 원하는 값을 얻지 못한 원인이라고 볼 수 있다. 아마도 우리의 이러한 실험 조건 조성은 그래프 마지막 부분에 이상한 모양을 나타낸 요인이기도 한 것 같다.
3. 기타
◆ 왜 5˚(0.087rad)이하로 진자의 진폭을 정해야 했을까?
y=sinx와 y=x의 그래프는 x값이 아주 작아지면 그 함수 값이 거의 같아진다. 보통 x값이 0~0.2 에서 그 함수값을 같다고 할 수 있을 것이다. 0.2= 약 11.5˚정도이다. 물론 더 작은 값에서는 그 값이 더욱 가까워질 것이다. Sinx=x 라고 생각하는 것이 중요한 이유는 물리진자의 주기를 구하는 과정에서 이 생각이 필요하기 때문이다. τ= I d2Θ/dt2 = -mgh sinΘ에서 진폭이 아주 작을때, (Θ≪ 1 ; 5°이하) sinΘ≒Θ 로 대입해야 하기 때문이다.
3. 참고 문헌
High Top 물리 II
일반물리학 (개정4판)
Fundamentals of Physics

키워드

진자의 운동,   물리 진자,   비틀림 진자,   막대 진자,   원반 진자,   진폭