일반물리학실험 - 중력 가속도(예비, 결과)

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일반물리학실험 - 중력 가속도(예비, 결과)에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

5
0.3798
0.4036
0.4260
0.4502
0.4744
0.4949
0.5139
10
0.3160
0.3458
0.3709
0.4030
0.4264
0.4500
0.4743
0.4947
0.5140
0.3110
0.3458
0.3777
0.4034
0.4262
0.4504
0.4745
0.4949
0.5142
()
0.0499
0.0598
0.0713
0.0813
0.0908
0.1014
0.1126
0.1224
0.1322
6. 실험 결과
쇠구슬의 질량 : 일때,
()
0.0510
0.0603
0.0721
0.0819
0.0919
0.1028
0.1132
0.1231
0.1326
평균 기울기 :
표 준 오 차 :
중력 가속도 :
쇠구슬의 질량 : 일때
()
0.0499
0.0598
0.0713
0.0813
0.0908
0.1014
0.1126
0.1224
0.1322
평균 기울기 :
표 준 오 차 :
중력 가속도 :
상대오차 :
7. 질문 및 토의
(1) 지표면에서 높이가 , , , , 일 때 실제 중력 가속도를 계산하여 그래프를 그리고 중력 가속도 와의 차이를 보이시오.
지구의 밀도가 균일하고, 지구가 완전한 구이며, 자전하지 않는다고 가정하였을 때,
중력가속도는
이고, 여기서
만유인력 상수 는
지구질량 은
지구 반지름 은
이다.
지표면에서 높이
중력가속도()
비 고
0 m
9.833710
10 m
9.833679
100 m
9.833402
1 km
9.830624
10 km
9.802908
대류권
50 km
9.681134
성층권
80 km
9.591286
중간권
100 km
9.532081
400 km
8.706006
우주왕복선의 고도
500 km
8.454400
열권
1000 km
7.346175
10000 km
1.489014
35700 km
0.225451
통신위성 고도
100000 km
0.035266
380000 km
0.002673
달까지의 거리
대류권의 높이(지표면으로부터 약 )사이에서 중력가속도 이 유효하며, 따라서 그 이상의 높이에서는 중력가속도는 다른 값을 적용해야 한다. 그러나 실제로 돌고 있는 지구에서는 지구자전에 의한 원심력과 구심력, 지구가 타원인 점, 지구의 밀도가 균일하지 않은 점을 고려해야 한다.
8. 결론 및 검토
이번 실험은 지구 중력에 의해 낙하하는 쇠구슬에 대해 낙하거리와 낙하시간을 측정하여 중력가속도를 구하는 실험이다. 고등학교 과정에서 일정한 높이에서 단위 시간당 낙하하는 물방울의 개수를 세어봄으로써 중력가속도를 측정하는 실험과 시간기록계를 이용하여 종이테이프에 찍힌 점들 사이의 거리를 측정함으로서 중력가속도를 계산하는 간접적인 방법이 있었다.
본 실험에서는 스마트 타이머를 이용하여 보다 직접적으로 중력가속도를 계산하는 방법으로 시간 측정에 정밀함을 꽤하였다. 실험은 중력가속도가 일정한 상수라는 가정 하에 높이의 변화에 따른 쇠구슬의 낙하시간 변화를 측정함으로서 최소제곱법을 이용하여 중력가속도를 계산하였다.
측정결과는 다음과 같다.
쇠구슬의 질량이 일 때
쇠구슬의 질량이 일 때
또한 중력가속도는 물체의 질량에 무관하므로 둘 사이의 상대오차를 구해보면 로 계산되었다. 이것은 위의 중력가속도 측정값이 상당히 타당함을 나타낸다. 그러나 두 값에서 차이가 나는 이유는, 짜리 쇠구슬의 단면적이 약간 커서 더 많은 공기의 저항을 받은 것이 원인이라 생각되고, 이것은 낙하시간이 짜리 쇠구슬에 비해 약간씩 늦은 것으로 유추해볼 수 있다.
그러나 적도에서 측정한 중력가속도 값 과는 대략 의 상대오차를 보이는데, 본 실험에서는 해발고도나 실험실근처에서의 지구 밀도 등을 고려하지 않았기 때문으로 생각된다.

키워드

일반물리학실험,   중력,   중력 가속도