[물리실험] Borda진자에 의한 중력가속도 측정 실험

소개글

[물리실험] Borda진자에 의한 중력가속도 측정 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험목적

2. 실험기구

3. 실험원리

4. 실험방법

5. 실험결과

본문내용

주기를 제대로 측정하는 것이었다. 그래서 처음에 예비실험을 통해 받침날의 주기와 진자의 주기를 맞추었다. 또한 10회 진동하는 시간이 약 20초 정도 걸리도록 조절했다. 가장 두려웠던 것은 철사로 잘 연결해 놓은 추가 퉁 떨어져서 우리의 발등을 찍지는 않을까 하는 것이었다. 예비 실험이 끝난 뒤, 본 실험에 들어갔는데 이때 유의할 사항은 진자를 연직면과 5° 이내에 진동하도록 하는 것이었고 10회 진동하는 것을 집중해서 관찰해야 하는 것이었다. 잠깐 딴 생각을 하는 동안, 몇 번째 진동하는 것인지 헷갈리게 되기 때문이었다. 우리 조는 처음 실험할 때 잠깐 수다를 떨었고 그 사이 몇 번째 진동하는 중인지 잊어버려서 실험을 2번해야 했다.
여기서 생각할 수 있는 의문은 왜 5° 이내로 진동하게 해야 하는가이다. 이것은 복원력(mgsin) 라는 힘이 에 비례하는 것이 아니고 sin 에 비례하기 때문이다. 따라서 구하기 쉽도록 작은 각을 가정하시면 sinθ를 θ라고 근사할 수 있기 때문에 그런 것이다.
진자는 외부에서 다른 힘이 작용하지 않으면 게속 운동을 한다고 한다. 진자가 계속 운동을 할 수 있게 만드는 힘은 무엇일까? 중요한 것은 힘의 변화이다. 진자가 왕복운동을 하는 동안 중력은 변하지 않는다. 그러나 실이 당기고 있는 장력은 최고점에서 최소가 되고, 최저점에서 최대가 된다. 따라서 중력과 장력을 합친 합력의 크기는 최고점에서 최대가 되는 것은 맞지만, 최저점에서 0이 되는 것은 아니다. 최저점에서 위쪽을 향하는 장력은 아래쪽을 향하는 중력보다 크게되므로 위쪽을 향하는 힘이 (비록 장력과 중력에 비해 작지만) 존재하고 이 힘이 단진동이 원궤도를 유지할 수 있는 구심력이 되는 것이다.
우리는 진자를 1개로만 측정을 했기 때문에 진자의 질량이 주기에 미치는 영향을 알아 볼 수 없었다. 그러나 조사를 해보니 질량은 주기에 영향을 주지 않는다고 한다. 무거울수록 주기가 짧아질 것 같은데 왜 아무 관계가 없는지 궁금했다. 이것은 수식으로만 이해가 가능했다. 교수님께서 나눠주신 실험 원리의 (3)번을 보면 에서 질량 m이 모두 지워지는 것을 볼 수 있다. 이것으로 인해 질량은 주기와 관계가 없게 되는 것이다.
이번 실험에서 나온 결과가 거의 참값과 일치했다는 사실에 놀랐다. 오차가 클 것이라 예상했는데 우리조가 각도를 잘 조절해서 그런 것 같다. 조금만 더 침착해지면 더욱 정확한 실험을 할 수 있을 것 같다.

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