막대의 young율 측정 예비 & 결과

소개글

막대의 young율 측정 예비 & 결과에 대한 보고서 자료입니다.

목차

목적
장치 및 기구
이론
실험방법
실험값
계산 및 결과
결론 및 토의

본문내용

류에 따라서 세로 탄성 계수, 전단 탄성 계수, 체적 탄성 계수로 구분된다. 첫째로 세로 탄성 계수가 있는데 이는 수직 응력(인장능력 또는 압축능력) 와 여기에 따르는 세로 변형률 이 훅의 법칙에 의하여 정비례할 때의 비례상수를 세로 탄성 계수(or 종 탄성 계수)라고 한다. 세로 탄성 계수는 이 수치적으로 측정하였으므로 계수()라고 하며, 보통 기호 로 나타낸다. 둘째로 전단 탄성 계수가 있다. 이는 전단 응력()과 이에 동반하는 전단 변형률 사이에서도 비례 관계가 있고 그의 비례상수를 전단 탄성 계수 또는 횡 탄성 계수, 가로 탄성 계수라 하며, 기호 로 나타낸다. 마지막으로 체적 탄성 계수가 있는데 이는 수직 응력(인장 응력 또는 압축 응력) 와 체적변형률 사이에서도 비례 관계가 있고 그의 비례상수를 체적 탄성 계수라고 하며 기호 로 나타낸다.
이번 실험에서 우리는 장치를 이용하여 금속막대 중심에 추를 달아 질량에 따른 휘어짐의 정도를 측정하여 금속 막대의 역학적 특성인 율 즉, 세로 탄성 계수를 측정하는 실험을 하였다.
영률()이란 1807년 이 도입한 탄성률의 하나로 길이방향으로 장력이나 압축력을 받은 금속막대가 다시 원형으로 되돌아가는 경우와 같이 어떤 고체가 오직 한 방향으로만 장력이나 압축력을 받을 때 나타내는 탄성을 표시한다. 영률은 길이방향의 장력이나 압축력을 받은 물질이 길이 변화에 견디는 능력을 측정한 것으로, 길이방향으로 가해진 변형력을 변형률로 나눈 것이다. 봉은 잡아당기면 길이변화()가 발생하고, 원래 길이 이 된다. 이 늘어난 길이 가 원래 길이 에 비해 어느 정도 늘어났는가? (또는 줄어들었는가?) 를 ''이라고 하고 (입실론)으로 표시한다. (신율, 늘어난 길이) / (원래 길이). 봉은 인장하면 늘어남과 동시에 좁아지게 된다. 원의 크기(직경) 가 만큼 좁아질 경우, 직경방향의 은 가 된다. 외력과 같은 방향의 과 직각의 을 각각 “종” “횡” 이라고 하는데 이들의 비는 재료에 따라 일정한 값으로 표시되지만 많은 재료가 0.3근처의 값으로 표시된다. 탄성 영역에서 스트레스와 변형 사이에는 비례 관계가 성립한다. 즉, 스트레스가 크면 변형도 크게 일어난다. 이때의 비례 계수를 영률이라 하고 로 쓴다. 영률은 물질에 고유한 값으로 단위는 압력의 단위와 같은 (파스칼)이다.
우리 조의 이번 실험 과정에서는 일단 실험 자체가 정밀하게 조절하면서 하다보면 실험하는데 소요되는 시간이 길 수밖에 없는데 실험시간이 다른 조는 2시간이 주어진 데 비해 우리 조는 어쩔 수 없이 1시간 안에 끝내야하는 상황이어서 좀 더 세밀하게 실험을 진행하기가 어려웠고, 때문에 어느 정도의 오차를 감수할 수밖에 없었다.
오차는 구리에서 황동에서 강철에서 가 나왔는데 이는 우리조의 영률 측정실험 순서가 구리, 황동, 강철의 순서였고 강철을 측정할 때 시간이 촉박하여 제대로 측정하지 못한 것이 다른 시료에 비해 2배가량 큰 오차가 난 가장 큰 원인일 것으로 생각된다. 그 밖에 오차의 원인들로는 다음이 있을 수 있다고 본다.
첫째, 금속막대의 중심이 정확하지 않았을 수 있다. 금속막대의 정확한 중앙부위를 측정하기란 실질적으로 어렵고 어떻게 해도 아주 미세하게 틀릴 수밖에 없을 거라고 생각한다. 그리고 우리가 사용했던 표시가 정중앙이라고 하더라도 실험하는 동안 추를 얹어 놓을 때마다 추 걸이가 흔들려 기준점이 조금씩 달라졌을 수 있다고 본다.
둘째, 추 걸이가 Ewing장치의 측정자를 돌릴 때마다 흔들렸던 것이 문제가 되었다. 추 걸이는 어떤 보조 장치도 없이 중력에 의해서만 아랫방향으로 작용하고 있다. 보조 장치가 없다보니 Ewing장치의 조그마한 흔들림에도 쉽게 반응을 보일 수밖에 없고 추 걸이가 흔들리다 보니 어느 시점에서 전구에 빛이 발생하는지 그 기준을 잡기가 무척 어려웠다.
셋째, 전구에 빛이 들어오는 순간의 기준을 잡기가 힘들었다. 추 걸이 윗부분과 전선이 연결된 측정자의 접합부분이 접지되었을 때 전구에는 불이 들어오지만 전구의 불의 밝기는 접합부분의 압력에 따라 달라졌다. 또한 추 걸이의 흔들림과 함께 전구에 불의 켜짐과 커짐이 반복되기도 했다.
넷째, 금속은 온도의 변화에 민감하다. 금속을 이루는 각각의 분자들은 일반적인 물리, 화학적인 현상인 온도에 영향을 받는다. 금속덩어리를 구성하고 분자들은 온도가 높은 상태에서는 팽창하며, 온도가 떨어지게 되면 수축하는 성질이 있다. 오차발생에 크지는 않지만 영향을 미칠 수 있는 요인이 될 수 있다고 본다.

키워드

영률,   영율,   Young율,   Ewing,   버니어캘리퍼스