[실험보고서] Simple pendulum (단진자) 실험

소개글

[실험보고서] Simple pendulum (단진자) 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

3. 실험명
4. 실험목적
5. 실험내용
6. 실험방법
7. 실험결과
8. Discussion

본문내용

험 결과는 이론값과 차이를 보였는데, 오차의 발생 원인을 알아보겠다.
첫째로 계산식에 의한 오차를 말 할 수 있다. 계산식을 유도하는 과정에서 선형화를 사용하여 식을 전개했는데, 로 선형화해서 주기와 중력가속도를 구하였기 때문에, 각도가 커질수록 오차가 크게 발생했다. 이유는 선형화 는 이라는 전제 조건을 바탕으로 계산하는 것인데, 측정을 하는 각도가 커짐으로서 선형화의 전제조건이 맞지 않게 되는 것이다.
두 번째로 각도측정이 문제가 되는데, 스탠드에 각도기가 고정된 형식이 아니라 실험자가 직접 각도기를 들고 재야하기 때문에 필연적으로 오차가 발생 할 수밖에 없다.
세 번째로 실험자가 추의 주기를 잴 때 초시계를 누르는 타이밍이 정확하지 못한 점 등 관측자의 실수가 오차의 원인으로 작용했다.
네 번째로 미소하지만 스탠드와 줄의 마찰로 인해 에너지가 손실되는 점(에너지의 손실은 주기(T)값을 작게 만드는 원인으로 작용한다.)이다.
다섯 번째로 XY평면상에서 좌우로만 진동을 해야 하는 조건과 달리 3차원의 입체적인 공간에서 진동을 했기 때문에 XYZ축의 움직임이 모두 들어가게 된 것이 오차의 원인으로 작용했다.
여섯 번째로 실의 길이 l이 정확한 값이 아니었다. 실을 l의 길이는 정확히 실이 묶인 지점부터 추의 질량중심까지의 거리를 말하는 것인데, 실험시 측정한 l은 단순한 실의 길이만을 잰 것이기 때문이다.
일곱 번째로 실의 질량을 계산에 넣지 않은 점이다. 정확한 계산을 위해서는 실의 질량도 포함이 되어있어야 한다.
2) 실험 방식의 개선 방안
오차를 줄일 수 있는 방법을 생각해보았다.
첫째로 중력가속도 계산 시 선형화를 하지 않고 비선형 방정식을 이용한 계산을 하는 것이다.
비선형 방정식
두 번째로 스탠드와 줄의 연결부분에 가능한 마찰계수가 적은 베어링을 사용하는 것이다. 이것은 스탠드와 줄의 마찰로 인한 에너지손실을 줄이기 위해서이다.
세 번째로 정확한 주기와 각도측정을 위해 기계를 이용한 측정시스템을 도입 하는 것 이다.
네 번째로 진공상태에서 실험을 하는 것 이다. 진공상태에서 실험을 진행한다면 공기와의 마찰로 인한 에너지 손실이 없기 때문에 한 층 정확한 결과 값을 얻을 수 있기 때문이다.
다섯 번째로 계산 과정에 실의 무게와 추의질량중심까지의 거리를 계산과정에 넣는 것이다. 실의 무게와 추의 질량중심까지의 거리를 계산에 넣는다면 계산과정과 식이 복잡해지지만, 정확한 값을 얻을 수 있다.

키워드

Simple pendulum,   단진자,   1자유도 시스템,   단진자의 주기,   선형방정식,   중력가속도,   실험결과,   단진자 실험