[물리학실험] 물리진자 결과보고서 A+

소개글

[물리학실험] 물리진자 결과보고서 A+에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험결과
[1] 측정값
실험1)
실험2) 중력가속도의 측정
실험3) 관성모멘트
[2] 결과
2. 질문에 대한 토의
3. 실험과정 및 결과에 대한 토의/ 고찰
4. 참고문헌

본문내용

반지름에 따라 어떻게 달라지는지 확인하고 물리전자의 주기를 측정하여 중력가속도와 강체의 관성모멘트를 계산해보았다. 또한, 이 측정값이 이론값과 일치하는지 검토하였다. 강체의 관성모멘트는 물체에 따라 구하는 방법이 달라진다. 관성모멘트란 회전하는 물체가 그 때의 상태를 유지하려고 하는 에너지의 크기이며 관성능률이라고도 한다. 관성모멘트의 단위는 이며, 외부에서 힘이 작용하지 않는다면 관성모멘트가 클수록 각속도가 작아지게 된다. 관성모멘트는 으로 정의한다. 이 때 은 아주 작은 입자의 질량을 말하게 되는데, 막대의 중간에 구멍이 나게 되면 의 값이 일반 막대보다 더욱 커지게 된다. 물리전자의 주기는 와 같이 구해지고 의 변화에 따라 최소값을 가지며, 간단한 미분을 이용하여 그 지점을 구할 수 있다. 미분값이 0이 되는 조건으로부터 를 구하면 주기가 최소가 되는 거리는 가 된다.
실험 1에서는 막대의 최소진동주기를 구해보았다. 발생할 수 있는 오차의 요인으로는 각속도를 측정하는데 있어서 처음 시작점은 20에서 하지 않게 되면 값이 더 커질 수 있다. 또한 진자운동을 하는데 고정되어 있어야 할 기둥이 움직이게 되면 힘이 다른 곳에 작용하여 각속도에 있어 변화가 있을 수 있다. 실험 2에서는 중력가속도를 측정하였다. 물리진자의 운동에서 측정된 주기로부터 유도된 중력가속도는 9.701이며, 알려진 중력가속도의 이론값 9.8과 비교했을 때 오차는 약 1.02% 정도로 작은 편이므로 물리진자를 사용하여 중력가속도를 측정할 수 있게 된다. 실험 3에서는 관성모멘트를 구해보았다. 실험3 실험 결과에 따르면, 막대와 얇은 고리, 두꺼운 고리, 비대칭 구멍 주기 운동 측정 결과를 통해 유도된 관성모멘트는 알려진 관성모멘트 유도공식들과 비교했을 때의 상대오차는 각각 5.78%, 4.87%, 0.625%, 3.82%로 이는 실험값을 통해 유도된 관성모멘트와 비교해도 큰 오차를 갖지 않는다. 따라서 실험 결과를 통해 물리 진자의 진동 주기를 측정함으로써 관성모멘트를 결정할 수 있게 된다. 또한, 평행축 정리를 활용한 의 값의 계산 결과는 불규칙한 물체_L 이 , 불규칙한 물체_M 이 , 불규칙한 물체_S 이 로 불규칙한 물체_M이 아주 미세하게 더 큰 값을 가지나, 다른 불규칙한 물체들과 비교했을 때 상대오차의 크기는 이며, 물체를 회전 시킬 때 가해지는 힘이 일정하지 못한 점이나 회전축 고정 강도에 따른 마찰 등에 의해 발생할 수 있는 오차로 크지 않은 값이라고 볼 수 있다. 그러므로 서로 다른 지점에서 측정된 주기 T로 계산한 의 값은 대체로 잘 일치한다. 비대칭 구멍의 경우 실험값을 구할 때 평행축 정리를 이용하면서 사용한 축사이의 거리는 이론을 통해 얻은 7/6R을 사용하였는데 실제로 우리가 하는 실험은 축의 두께가 존재하게 되어 그 거리가 7/6R보다 작다는 것을 알 수 있다.
[3] 참고문헌
- 물리학실험(제 12판)/조두진 외/아주대학교 출판부/2018/p.79-83
- 네이버 지식백과 : 관성모멘트 http://naver.me/xnKBTa1B

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