구심력 측정

소개글

구심력 측정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

구심력 측정

1. 실험 목적

2. 실험 원리

3. 실험 방법

4. 실험 결과

5. 오차 원인 분석 및 고찰

본문내용

관찰을 하기에는 한계가 있다. 따라서 원래 질량이 증가하면 구심력이 증가해야 하는데 반해 위의 그래프는 오히려 감소하는 경향을 보이고 있다. 그 이유는 반경이 증가함에 따라 주기도 증가하였는데 주기의 제곱과 구심력은 반비례 하므로 위의 그래프와 같은 모습이 나타날 수 있다.
#실험데이터로 구한 구심력과 훅의 법칙의 의한 힘(탄성력)의 비교
실험1
실험2
실험상에서 탄성력의 역할이 구심력이었고 따라서 이론적으로는 두값이 같아야 한다. 그러나 여러 실험결과를 측정하는데 여러 가지 오차가 발생할 수 있었고 계에서 우리가 고려하지 않은 것이 관여될 수 있기에 약간의 오차가 발생함을 알 수 있다. 그러나 실험2는 그 값들이 비교적 많이 일치함을 볼 수 있다.
전체적인 결과
전체적으로 보았을 때 모든 것들이 정리에 크게 위반되지 않도록 데이터들이 나왔다. 개별적인 요소(각속도,반경,등)와 구심력과의 관계를 정확히 파악할수는 없었지만 구심력은 질량,각속도, 반경이 증가함에따라 그리고 주기가 감소함에 따라 증가한다는 사실은 어느정도 확인 할 수 있었다.
5. 오차 원인 분석 및 고찰
오차의 원인과 개선방안
#오차의원인
- 실험을 하면서 대부분의 경우 반경과 같은 것들은 사람의 눈으로 직접 길이를 확인 해야만 했다. 하지만 추의 질량 중심에 아무리 선이 표시되어있고, 정확하게 읽으려 한다고 할지라도 물체가 돌고 있을 때 반경을 읽는 데는 오차가 생길 수밖에 없다.
- 실험장치가 회전을 하면서 원동기 장치 때문에 약간의 진동이 생기게 된다. 비록 약간이긴 하지만 이 진동이 회전운동에 영향을 줄 수 있기 때문에 오차의 원인 이라고 할 수 있다.
- 추가 회전하면서 포토게이트를 통과 하면 한주기를 측정하여 기계가 보여주는데 추가 회전 할 때마다 주기에 약간 씩 차이가 생겼다. (공급하는 전력이 일정하지 않아 그런것 같다.) 비록 얼마 되지 않는 차이였지만, 이것이 각속도에 영향을 미치고 구심력을 구하는 식에도 영향을 미치므로 오차의 원인이 된다고 할 수 있다.
- 추가 회전 하면서 공기의 저항이나 추와 용수철이 달린 축 사이의 마찰력 등 여러 가지 저항력을 받는다. 우리가 계산할 때에는 이러한 저항력들을 고려하지 않았기 때문에 정확한 값이 나올수가 없다.
- 아주 미세한 영향을 끼쳤겟지만 추의 무게값이 정확하느냐이고 용수철 상수를 잴 때 이것 역시 사람의 눈으로 관찰 했다는 점이다.
#개선방안
- 우선 물체가 등속 원운동을 하도록 실험과정에서 만들어 주어야 하므로 실험 장치의 평형을 맞추도록 한다. 만약 평형을 맞추지 않은 경우 정확한 주기가 측정되지 않는 원인이 될 수 있다.
- 실험을 마친 후 결과에서 요구하는 조건, 예를 들어 질량의 변화에 따른 구심력의 변화, 반경에 따른 구심력의 변화 등을 정확하게 구해내기 위해서는 통제변인과 조작변인을 정확하게 구분하여 실험을 다시 할 수 있도록 해야겠다.
- 오차의 가장 큰 원인 중 하나가 사람의 눈으로 반경 등을 측정했다는 점인데 이런 부분을 개선하기 위해서는 질량중심에 그은 선을 더욱 얇고 또렷하게 그려서 회전할 때도 알아보기 쉽도록 하거나, 다른 광학적인 방법을 이용하여 반경을 구할 수 있도록 해야겠다.
- 정확도가 아주 높은 실험기구를 마련한다.
전체적인 결론
오차와 실험설계상의 문제로 인해 공식의 정확한 파악을 할 수는 없었지만
,
위의 두 공식은 현실에서도 어느정도 성립하는 공식들이고 따라서 이 공식들로 대략적인 물체운동을 분석할 수 있다.
그리고 그래프를 그리면서 느꼈는데 이번 실험이 개별요소(각속도,질량,주기 등)와 구심력과의 관계를 정확히 파악할 수 있도록 실험설계가 되었으면 하는 아쉬움이 있다.

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