대학물리학 직선운동 실험(수평운동)

소개글

대학물리학 직선운동 실험(수평운동)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험의 목적 및 개요
2. 실험에 쓰이는 이론
3. 실험장치를 다루는 방법과 실험절차
4. 데이터 및 결과
5. 오차 해석
6. 토의 및 고찰

- 예비,결과 레포트 합친겁니다.

본문내용

중력가속도
(cm/s2)
1
0.00
1.00
10.0
2
1.00
90.0
5.18×102
1.90
19.0
3
2.90
100.0
5.76×102
2.90
29.0
4
5.80
100.0
5.76×102
3.90
39.0
110.0
6.34×102
5
9.70
5.00
50.0
100.0
5.76×102
6
14.70
6.00
60.0
110.0
6.34×102
7
20.70
7.10
71.0
110.0
6.34×102
8
27.80
8.20
82.0
100.0
5.76×102
9
36.00
9.20
92.0
110.0
6.34×102
10
45.20
10.30
103.0
110.0
6.34×102
11
55.50
11.40
114.0
80.0
4.61×102
12
66.90
12.20
122.0
13
79.10
평균
28.10
6.59
65.9
101.8
5.86×102
상대오차
40.16
보고값
28.10
6.59
65.9
101.8
5.86×102±40.16
4-3) 타이머 = 40Hz : 타이머 시간간격 = 0.1sec (4타점씩)
수레의 질량(M) = 500g, 추와 추 걸이의 질량(m) = 105g g=5.76a
타점
위치(cm)
상대위치(cm)
속도(cm/s)
수레의 가속도(cm/s2)
중력가속도
(cm/s2)
1
0.00
1.30
13.0
2
1.30
60.0
3.46×102
1.90
19.0
3
3.20
50.0
2.88×102
2.40
24.0
4
5.60
50.0
2.88×102
2.90
29.0
70.0
4.03×102
5
8.50
3.60
36.0
200.0
11.52×102
6
12.10
5.60
56.0
-40.0
-2.30×102
7
17.70
5.20
52.0
60.0
3.46×102
8
22.90
5.80
58.0
90.0
5.18×102
9
28.70
6.70
67.0
60.0
3.46×102
10
35.40
7.30
73.0
60.0
3.46×102
11
42.70
7.90
79.0
50.0
2.88×102
12
50.60
8.40
84.0
13
59.00
90.0
5.18×102
9.30
93.0
14
68.30
평균
25.43
5.25
52.5
66.7
3.84×102
상대오차
60.82
보고값
25.43
5.25
52.5
66.7
3.84×102±60.82
5. 오차해석
실험을 하고 자료를 정리할 때까지만 해도 나는 당연히 실험을 잘했다고 생각했었다. 그리고 평소 내가 알고 있었던 중력가속도는 9.8m/s2 은 나오지 않더라도, 그것에 가까운 숫자가 나올 것이라고 생각하고 있었다. 그런데 자료정리를 한 후 중력가속도를 측정해보니 너무 터무니없는 숫자가 나왔다. 그 이유를 생각해보자면,
① 마찰력: 수레와 수레판과의 마찰력, 실과 도르래 사이의 마찰력, 종이테이프와 타이머 사이의 마찰력, 종이테이프와 잡고 있는 손 또는 바닥과의 마찰력, 수레바퀴와 중심축 사이의 마찰력 등이 있다. 이밖에도 많은 마찰력이 작용하므로 실제 중력가속도에 영향을 주었을 것이다.
② 전기력: 수레의 끝 부분과 수레 판의 끝부분에 자석이 달려 있어, 수레가 움직일 때마다 거리가 줄어듦으로써, 전기력이 커지고 그로 인해 가속도는 작아 질 수 있다.
③ 공기저항: 추 및 추 걸이가 중력에 의해 떨어질 때 공기저항이 작용하는데, 그로 인해 오차가 생길 수 있다. 공기저항은 무거운 물체보다 작은 물체를 실험할 때, 오차를 많이 준다. 또한 떨어지는 추 걸이뿐만 아니라, 앞으로 가속도 운동을 하는 수레에게도 공기저항은 작용한다.
④ 경사: 실험하기 전 수준기로 수평을 재기는 하지만 그것이 정확히 수평을 만들 수는 없다. 또한 수레의 위치에 따라, 수평은 깨질 가능성을 가지고 있다. 수레가 움직이면 그 무게가 수레 판의 다른 부분에 가해질 것이고, 그 이유로 수평은 깨진다. 또한 여러 번 실험을 하면서 계속 수평을 잡아주지 않는 실수로 인해 생겼을 가능성도 있다.
⑤ 질량의 정확도: 수레의 질량은 500g이고, 추 걸이는 5g이라고 명시되어 그 값을 그대로 넣어 계산하였지만, 추 걸이 및 수레의 질량이 반드시 정확하다고는 볼 수 없다.
⑥ 가장 큰 오차에 원인을 준 것은 실험자의 잘못이었다고 생각한다. 먼저, 실험을 한때 종이테이프가 너무 길어서 내가 잡고 있었는데, 그 때 종이가 내 손에서 잘 빠져나가지 못해서 수레가 잠깐 멈추었던 적이 있다. 그래서 실험 4-3을 보면 가속도가 -값을 갖는 경우가 생기고 말았다. 또한 분명 추를 걸어두고 수레에서 손을 떼었는데도 마찰력 때문이었는지 수레가 굴러가지 않는 경우가 종종 있었다. 그래서 그 때마다 처음에 손으로 살짝 밀어주었었는데, 그 때 생긴 오차도 있었을 것이라고 생각한다.
5. 토의 및 고찰
수레의 속도를 시간에 따른 그래프로 그려보고 직선을 이루는지 확인해보라. 또한 가속도를 시간에 따른 그래프로 그려보라.
- 3.데이터 및 결과 참고
수레의 질량이 무거울 때와 가벼울 때의 결과가 어떻게 다른가? 결과에 차이가 난다면 어떤 이유에서인지, 그리고 어느 값이 더 정확한지 검토해보라
- 정확하지는 질량이 더 가벼운 추를 사용할 때 보다 무거운 추를 사용할 때 중력가속도 값이 더욱 정확하게 나온다. 아마도 가벼운 추가 무거운 추보다 받는 힘도 더 적고, 공기저항도 많이 받기 때문에 실제 중력가속도 값에 도달하는데 더 오랜 시간이 걸려서 인 것 같다.
타이머를 10Hz로 동작시켰을 때와 40Hz로 동작시켰을 때 차이가 생기는가? 결과에 차이가 생긴다면 어떤 이유에서인지, 그리고 어느 값이 더 정확한지 검토해보라.
- 타이머를 40Hz로 동작시켰을 때 더 정확한 결과를 얻을 수 있다. 이유는 10Hz는 1초에 10번의 타점을 찍고 40Hz는 1초에 40번의 타점을 찍기 때문에 물체의 움직이는 동안 다 많은 변화를 기록할 수 있다. 또한 10Hz로 동작시켰을 때에는 40Hz에 비해 한 타점 찍히는 동안 물체가 더 많은 운동을 하게 된다. 그 말은 공기저항등 오차를 줄 수 있는 줄 수 있는 원인에 더 오랫동안 노출될 수 있다는 것이다. 그렇기 때문에 40Hz로 동작시켰을 때 값이 더 정확하다고 생각한다.

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물리,   대학물리학,   직선운동,   수평운동,   직선 ,   수평