단진자 운동 - 단진자의 주기와 길이, 주기와 질량, 주기와 각도와의 관계를 알아보고 중력가속도의 값을 측정한다

목차

1) 실 험 목 적

2) 관 련 이 론

3) 실 험 방 법

4) 실 험 결 과

5) 분 석 및 토 의

6) 참 고 문 헌

본문내용

중력가속도 값을 계산해보니 우리가 알고 있는 중력가속도의 값과 비슷한 결과값를 얻을 수 있었다. 단진자 운동의 주기는 단진자의 무게 및 각도는 영향을 주지 않고 단진자와 매단 실의 길이에 비례한다는 사실을 알았다. 실험을 통해 발생한 오차는 공기 중에 저항이 원인일수가 있고 실험 중 단진자가 흔들리면서 운동을 하여서 발생한 오차일 수 있다.
* 이번 실험에서는 이런 결과들을 통해서 질량 m과 각도 가 변해도 T에는 영향을 받지 않는 갈릴레이의 ‘단진자의 등시성’을 확인해 볼 수 있는 실험이었다.
- 오차의 원인
1. 공기저항에 의한 원인
중력에 의해 가속운동을 하는 진자는 당연히 공기에 저항 즉 항력을 받게 될 가능성 이 높다. 흔히 항력은 운동방향에 반대되는 방향을 의미하고 다시 말해서 반대방향 으로 작용하는 선형운동에너지의 크기라고 생각하면 이해하기 쉽다. 단진자운동도 결국 가속도가 존재하는 운동이기에 당연히 항력이라는 것이 존재할 것이고, 이 항 력의 작용으로 인해 이론값과는 다른 결과치를 얻게 될 것이라고 생각된다. 물론 이 론값을 얻기 위해 사용된 식은 굉장히 단순화 시키고 몇가지 가정이 존재한 상태에 서의 운동방정식이기에 단순한 식의 형태로 표현이 되었지만 실제상으로 식을 표현 한다면 이론으로 인해 얻어지는 식보단 실험에 의해 얻어지는 실험식을 사용하는 것 이 더 옳은 결과값을 얻을 수 있지 않나 생각한다.
2. 계측의 오차
실의 길이나 혹은 각도등을 잴 때 생기는 오차 역시도 작용했다고 생각한다. 모든 계측장비에는 저마다의 오차율 즉 정확도율이라는 것이 존재한다. 그리고 이 정확도 율은 기기마다 표기가 되어있는데, 이 정확도율의 차이로 인해 미비한 오차가 생겼 을 가능성이 존재하고 더군다나 실의 길이나 각도등은 정확한 장비가 아닌 사람의 눈을 통해서 계측되어졌기에 오차가 생기게 되는 원인중 하나가 아닐까 싶다.
3. 실의 운동
위의 단진자 운동을 할 시에 가장 중요한 요소중 하나는 고정점이 흔들리면 안된다 는 것에 그 중요함이 있다. 다시 말하면 만일 고정점이 흔들리는 운동에 대해서 실 험을 했다면 스탠드에 매달린 가장 윗부분 줄의 움직임도 힘으로 계산한 뒤 운동방 정식을 세워 풀어야 하고, 이 때 ratio 값으로 string의 움직임과 추의 움직임을 계산 해야 한다. 하지만 지금 우리의 실험의 경우 실의 가장 윗부분이 고정된 상태에서 추의 움직임을 재야하는 것에 그 목적이 있다. 하지만 조금이라도 실의 가장 윗부분 이 움직인다면 당연히 오차가 생기는 것이 자명한 일이고, 이 역시 오차의 원인이라 고 생각된다.
6) 참 고 문 헌
1. 공학도를 위한 동역학 7th Edition
(Mcgraw-Hill, Ferdinand P. Beer 외 2명)
2. (개정판)일반물리학
(형설출판사, 이영재 외 9명)
3. 일반물리학 실험
(형설출판사, 최석호 외 7인)
4. Theory of Vibration with Application 5th Edition
(PRENTICE HALL, William T. Thomsom 외 1명)

키워드

단진자 운동,   단진자,   실험,   중력가속도