빗면의 경사도에 따른 물체의 이동시간

목차

▶ 빗면의 경사도에 따른 물체의 이동시간 ◀
♠ 실험목적

♠ 준비물

♠ 가설 설정

♠ 변인 통제

♠ 실험 설계

♠ 실험 방법

♠ 실험 결과

♠ 실험하면서 생각했던 점들...

♠ 자료 해석

♠ 실험 후 느낀 점

본문내용

수 있도록 하기 위해서는 더 긴 빗면을 사용하거나 나의 측정 오차 값을 줄일 수 있는 방법이 있다.
그러나 이것은 당장 실천하기에 어려운 면이 있으므로 다음 실험 때부터는 예전처럼 2cm정도의 높이 차를 두어 실험 설계를 해보아야겠다.
▶ 빗면의 경사도에 따른 물체의 이동시간 ◀
♠ 실험목적
가설 설정과 검증
♠ 준비물
스탑 왓치, 두께(2cm)가 같은 책 7권, 두께가 1cm인 책 한 권, 가운데가 뚫린 원통형의 빗면(지름 4cm, 길이 140cm), 플라스틱으로 된 구 (지름 0.8cm), 자, 필기 도구
♠ 가설 설정
■ 경사면의 높이가 높아질수록 내려오는 데 시간이 더 적게 걸릴 것이다.
♠ 변인 통제
① 떨어뜨리는 물체, 빗면이 되는 물체, 실험자는 실험 내내 일정하게 유지 한다.
→ 물체의 무게, 빗면의 재질과 길이, 실험자의 오차 는 이동 속도에 영 향을 미치는 요인
② 물체를 빗면에 놓을 때 힘을 주어 밀지 않도록 한다.
③ 물체 지름의 양끝 부분을 잡고 있다가 놓도록 한다.
→ 물체에 가해질 가능성이 있는 힘의 제어
④ 원통형의 빗면 외부와 내부에 동일한 지점을 잡아 선을 긋는다.
- 원통형 빗면의 외부에 표시된 선은 책과 접촉하도록 하고, 내부에 있는 선은 물체의 출발점을 표시한다.
⑤ 출발점을 기준으로 해서 물체를 떨어뜨린다.
⑥ 원통형 안쪽 부분에 출발점을 표시하고 물체를 그 곳에서 출발시킨다.
→ 물체의 이동거리 통제
♠ 실험 설계
① 경사면의 기울기를 설정할 때, 두께가 일정한 책(2cm)을 이용해서 한 권씩 높여 가도록 한다.
⇒ 지난 번 실험에서 설정한 1cm의 높이차는 측정자의 측정오차가 높이차로 일어나는 결과의 변화보다 더 큰 값을 나타내므로 이번 실험에서는 이러한 문제점을 보완하기 위해서 높이의 변화를 2cm로 두었다.
② 책을 한 권씩 높여가면서 같은 높이에서 5번의 실험을 반복해서 최고치 와 최저치의 값을 뺀 3개의 측정값을 가지고 평균을 낸다.
③ 빗면의 경사도는 곧 빗면과 지면의 높이 차로 대신할 수 있으므로 자로 높이를 측정하고, 시간은 스탑 와치로 눌러가며 잰다.
※ 높이 측정을 할 때, 빗면이 되는 물체의 두께는 포함하지 않고, 지 면과 책까지의 높이를 재도록 한다.
④ 물체가 원통형의 빗면을 통과해서 땅에 떨어지는 것을 보고 시간을 측 정하도록 한다.
⑤ 구의 형태를 띄고, 플라스틱을 소재로 한 비교적 가벼운 물체를 떨어뜨 린다.
⑥ 원통형 외내부에는 동일한 위치에 책과 접촉하는 부분인 선과 물체가 출발하는 선을 긋고, 원통형 내부에는 물체를 출발시킬 지점을 표시한다.
♠ 실험 방법
① 편평한 바닥에 책을 한 권 놓고, 판지의 한 쪽 끝은 책에 한쪽은 바닥에 두어 경사면을 만든다.
※ 원통형의 빗면에 그어진 선을 경계면으로 책과 맞닿게 한다.
② 바닥에서 빗면의 선까지의 높이를 재어서 기록해 둔다.
※ 이때, 책의 높이가 2cm이므로 일일이 측정할 필요는 없다. 가끔 확인 해주는 정도로...^^;;;
③ 물체를 원통형 내부에 표시된 지점에 두고 물체가 출발할 때 스탑와치를 누른다.
④ 물체가 원통형을 통과해서 땅에 떨어지는 것을 보고 스탑와치를 누른다.
⑤ 물체가 떨어지는데 걸리는 시간을 0.1 초 단위로 기록한다.
⑥ 같은 높이에서 5번의 실험을 반복한다.
⑦ 최고치와 최저치의 값을 빼고 세 번의 측정값을 기록하고, 평균값을 낸다.
♠ 실험 결과
높 이(cm)
실 험 횟 수
시 간(s)
(5cm)
1 차
4. 8
2 차
4. 7
3 차
4. 8
평 균
4. 8
(7cm)
1 차
3. 6
2 차
3. 4
3 차
3. 5
평 균
3. 5
(9cm)
1 차
2. 9
2 차
3. 0
3 차
3. 0
평 균
3. 0
(11cm)
1 차
2. 6
2 차
2. 5
3 차
2. 4
평 균
2. 5
(13cm)
1 차
2. 2
2 차
2. 2
3 차
2. 2
평 균
2. 2
(15cm)
1 차
1. 9
2 차
1. 9
3 차
2. 0
평 균
1. 9
♠ 실험하면서 생각했던 점들...
◇ 개선점
빗면 간 높이의 차를 2cm씩 두어 지난 실험처럼 다른 높이에서 동일한 값이 나오는 경우는 없었다.
⇒ 나의 측정오차에 관계없이 결과를 얻을 수 있는 더 큰 값의 높이 변화
“ 측정 오차값 〈 높이 변화에 따른 시간의 차이”
◇ 문제점
빗면의 길이가 길어서 혼자 실험하기에 무리가 있다.
⇒ 조원끼리 짝을 지어서 물체를 떨어뜨리는 사람, 시간을 측정하는 사 람으로 나누어 실험을 해보도록 해야 할 것 같다.
⇒ 그러나... 몇 주째 문제점으로 제기되고만 있을 뿐 개선되지 못했다.
♠ 자료 해석
① 경사면의 높이가 높아질수록(경사도가 높아질수록) 내려오는 시간이 짧아진다
☞ 가설 검증~!!
② 높이는 일정하게 높아짐에 반해 빠르기는 일정하게 빨라지지 않는다.
③ 각 높이 사이의 차이를 알아보자.(단위 : 초)
1.3 ⇒ 0.5 ⇒ 0.5 ⇒ 0.3 ⇒ 0.3
⇒ 빗면의 높이가 높아질수록 높이에 따른 속도의 변화가 크지 않다.
④ 높이와 시간의 변화는 비례관계이지만 정비례는 아니다.
⑤ 일정한 높이가 되어야 물체는 움직인다.
- (5cm)의 높이는 물체가 움직이기 위한 최저 높이는 아니지만 (3cm)의 높이에서는 물체가 움직이지 않았다.
⑥ 이 실험에서 나의 측정 오차는 0.2 초 내에 포함된다.
♠ 실험 후 느낀 점
우선 나의 측정 오차 값을 보고 놀랐다. 지난 실험까지는 0.3 ～ 0.4정도의 오차값을 나타내었는데 이번 실험에서는 0.2 초라는 놀랄만한 기록을 남기게 되었다. ^^ 이는 저번에도 말했지만 실험을 하는 횟수가 거듭될수록 실험을 하는 요령을 터득할 수 있어서 더 정확한 측정을 할 수 있지 않았나 하는 나의 생각이다.
또한 지난번 실험을 하면서 느꼈던 것을 바탕으로 이번 실험을 계획하고 실행해 보았는데 이러한 면들이 나에게 있어 참 의미가 있는 것 같다.
한 가지만 더 덧붙인다면....
다음 실험에서는 빗면을 조금 더 늘려서 실험해 보고 싶은 욕심이 든다. 원통형의 속이 비고 긴 빗면을 구하는 것은 그리 쉬운 일이 아니긴 하지만 이러한 나의 생각이 언제나처럼 생각만으로 끝나지 않았으면 하는 바램이다.

키워드

빗면,   경사도,   빗면에 따른 물체의 이동,   속도,   빗면에서의 이동시간,   변인통제,   실험설계