물리실험 <힘과토크의평형> 예비+결과 A+

소개글

물리실험 <힘과토크의평형> 예비+결과 A+에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험목적
2. 실험에 관한 이론
3. 실험기구
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 결과에 대한 분석

본문내용

163
12.0
103
8.50×
1.05×
164
15.0
109
12.5×
1.45×
164
13.0
108
(=)
-
x(m)
4.41×
4.41×
2.73×
2.05×
6.80×
5.00×
2.45×
6.37×
5.36×
4.92×
4.40×
12.0×
10.3×
10.3×
5.15×
3.90×
12.6×
10.0×
8.33×
10.3×
5.32×
3.90×
14.3×
10.0×
12.3×
14.2×
6.89×
4.92×
19.7×
12.0×
=
실험3) 토크의 평형
m(kg)
(m)
(m)
4.50×
1.33×
1.40×
58.0
4.41×
0.500×
8.50×
1.62×
1.32×
65.0
8.33×
1.22×
10.5×
1.60×
1.55×
75.0
10.29×
1.59×
12.5×
1.57×
1.59×
71.0
12.25×
1.82×
14.5×
1.56×
1.60×
70.0
14.21×
2.08×
x(m)
1.10×
0.500×
1.00×
0.490×
2.90×
2.40×
3.00×
1.19×
2.80×
2.90×
4.00×
1.55×
3.10×
3.80×
6.00×
1.76×
3.40×
4.80×
7.00×
2.01×
6. 결과에 대한 분석
2주에 걸쳐 이루어진 ‘힘의 평형과 토크의 평형’의 실험은 물체에 작용하는 여러 힘이 평형을 이루고 있을 때, 힘을 x성분과 y성분으로 분해해서 구한 각 힘들의 합력은 0이 된다는 이론을 바탕으로 실험하였다. 첫 번째 실험 용수철상수의 측정실험은 훅의법칙과 중력을 이용하여 를 구하는 실험이었고, 두 번째 실험은 두 방향에서 잡아당기는 힘의 합력이 반대 방향에서 잡아당기는 힘과 일치하는지 알아보는 실험이었고, 세 번째 실험은 두 방향에서의 토크가 서로 평형을 이루는 가에 대해 알아보는 실험이었다. 첫째 주에는 처음 접해보는 실험도구들의 사용방법을 정확히 몰라서 제한된 시간내에 실험을 끝내질 못했다. 그러나 둘째 주 실험에선 실험도구의 명칭과 사용방법을 익히고 시작을 해서 그런지 순조롭게 실험을 계속하였다.
3개의 실험 중 용수철상수의 측정실험, 힘의 평형 실험은 비교적 쉬웠으나, 토크의 평형 실험에서는 토크라는 용어를 이제껏 접해보지 못한 나에게는 매우 어려운 실험이었다. 예비 레포트를 쓰면서 토크에 대해 많이 알아보고, 전문 서적도 찾아봤지만 토크에 대한 명확한 이해를 못했던 것은 사실이기에 실험값을 구하고 그것을 계산하는데 많은 어려움이 있었다.
실험은 먼저 용수철에 추를 걸고 윗부분의 나사를 돌려 영점을 맞추어 추의 질량을 증가 시키며 용수철의 늘어난 길이변화를 기록하고 F=mg=kx를 이용하여 k(용수철상수)값을 구하였다. 용수철의 윗부분 나사를 돌려 영점을 정확히 맞추고, 추의 무게를 차츰 증가시켜 늘어난 길이를 측정하는 건 수월했다. 그러나 유효숫자로 인한 반올림으로 값이 조금씩 달라졌기 때문에 용수철 상수에도 오차가 존재했다. 또한 시각적으로 영점을 측정하다보니 정확한 영점을 맞추지 못한 점과 용수철에 추를 계속 해서 연결함에 따라 용수철이 늘어난 점이 용수철 상수의 오차 값의 원인으로 생각된다.
두 번째 실험은 세 개의 힘이 평형을 이룰 때 힘의 합력이 0이 되는지 실험하였다. 먼저 수직 판에 도르래를 설치하고 포스링에 실 3 가닥으로 연결해서 왼쪽에는 을 오른쪽에서 를 연결해서 묶은 다음 포스링 중심에 각도기 중심을 맞추었다. 수직판과 포스링이 자력으로 서로 잘 떨어 지지 않아서 수직 판의 중심에 포스링의 중심을 맞추는 게 힘들었다. 포스링과 각도기 중심이 정확하게 맞지 않은 게 오차의 원인이 되었던 것 같다. 포스링과 각도기의 중심을 완전하게 연결할 수 있는 장치가 생긴다면 정확한 값을 측정 할 수 있을 것이다. 그리고 사람의 눈으로 각도를 정확하게 읽는 것에는 한계가 있기 때문에 여기에서도 오차가 생긴 것 같다.
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세 번째 실험은 두 개의 힘이 평형을 이룰 때 힘의 합력이 0이 되는지 실험하였다. 평형 막대 중심축으로부터 힘이 작용하는 고정 장치의 두 점의 거리를 재고 과 가 일치하는지 비교해 보았다. 우선 실험을 하기 위해선 평형막대를 실험대에 고정시키고 평형을 맞추어야 하는데, 평형막대에 문제가 있는지 잠깐이라도 평형을 유지할 수 없기에 교수님께 도움을 청했다. 교수님께선 고정 장치 양 옆에 검정 테이프를 붙여 평형막대가 맘대로 움직이지 못 하게 해주셨다. 때문에 수평은 정확히 맞출 수 있었지만 좌우 길이가 다른 상태에서 고정이 되어 측정결과에 오류가 생긴 것 같다. 또한 각도기를 고정 장치 중앙에 맞추기가 어려웠고 사람의 눈으로 정확하게 거리를 재는 데는 한계가 있었다. 이러한 이유가 오차를 만든 것 같다.
실험 결과를 통해서 알게 된 점은 3번째 실험 토크의 평형에서 무게를 증가 시킬수록 오차도 증가 되었다는 것이다. 무게를 증가 할수록 수평을 맞추기가 어려웠다. 그리고 각도기와 용수철과 도르래 사이가 가까워서 각도기를 조금만 움직여도 도르래를 건드리거나 용수철을 건드려서 정확하게 중심을 맞추기가 어려웠다. 그래서 오차도 점점 증가 되었던 것 같다.
이론처럼 실험 결과 데이터의 오차가 0이 나온다면 가장 좋겠지만 0이 아닌 다른 값이 나와 아쉬웠고, 처음 하는 실험이여서 그런지 여러 가지로 많이 부족했다. 그러나 이번 실험을 통하여 토크가 무엇인가에 대한 개념도 알게되었고, 이론수업에서 좀 더 쉽고 친근한 마음으로 토크에 대해 배울 수 있을 것 같다. 또한 일반물리학 실험에 대한 흥미도 가질 수 있어서 정말 좋았다. 또한 사람의 눈으로 측정값을 읽을 때 정확히 읽음엔 한계가 있으므로, 실험을 할 때 오차를 줄이기 위해서 더욱더 신경 써야겠다고 느꼈다. 이번 실험은 장치를 설치하는데도 시간이 많이 걸렸을 뿐만 아니라 값을 측정 하는데도 시간이 많이 걸렸다. 장치를 설치하는 것에 대해서 주의해야 할 점에 대해 많이 알고 실험에 임했더라면 시간을 좀더 단축시킬 수 있었을 텐데 하는 아쉬움이 남는다. 다음부터는 실험 전에 단순히 형식적으로 예비 레포트를 쓰는 것이 아니라, 해당 실험을 하기위해 필요한 지식과 실험 도구들의 사용 방법 등도 제대로 알고 나서 실험에 임해야겠다는 생각이 든다.

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