물리실험 뉴턴의 법칙

소개글

물리실험 뉴턴의 법칙에 대한 보고서 자료입니다.

목차

I. [뉴턴의 제 2법칙] 실험 방법
1. [실험 목표]
2. [배경 지식]
3. [실험 준비물 및 설치]

II. [뉴턴의 제 2법칙] 이론 복습 및 정리
1. [실험관련 이론 복습 및 정리]

III. [뉴턴의 제 2법칙] 실험 결과

IV. [뉴턴의 제 2법칙] 실험 고찰

본문내용

1. 에서 은 0.54N, 은 0.51N이다.
따라서 오차는 이다.
2. 에서 은 0.83N, 은 0.71N이다.
따라서 오차는 이다.
3. 에서 은 1.03N, 은 0.88N이다.
따라서 오차는 이다.
Part 2 Newton’s 2nd Law #2 Experiment
추+추걸이
질량(m)
105.1g
카트 질량(M)
(단위:g)
측정한 가속도
(단위:)
힘이론값(F이론값)
(단위:N)
힘실험값(F실험값)
(단위:N)
오차
Mass 1
(M1)
270.2
2.34
1.03
0.88
14.56%
Mass 2
(M2)
520.2
1.53
1.03
0.96
6.79%
Mass 3
(M3)
770.2
1.04
1.03
0.91
11.65%
Velocity-
Time
Velocity-
Time
Velocity-
Time
1. 아래 공란에 계산과정을 쓰시오. (F이론값, F실험값, 오차)
●F이론값
1. 에서 mass 1은 105.1g이지만 0.1051kg로 변환할 수 있고 중력가속도(g)는 9.80이다.
그러므로
2. 에서 mass 1은 105.1g이지만 0.1051kg로 변환할 수 있고 중력가속도(g)는 9.80이다.
그러므로
3. 에서 mass 1은 105.1g이지만 0.1051kg로 변환할 수 있고 중력가속도(g)는 9.80이다.
그러므로
●F실험값
1. 에서 Mass 1은 270.2g=0.2702kg, mass 1은 105.1g=0.1051kg이고 가속도(a)는 2.34이다. 그러므로 .
2. 에서 Mass 1은 520.2g=0.5202kg, mass 1은 105.1g=0.1051kg이고 가속도(a)는 1.53이다. 그러므로
3. 에서 Mass 1은 770.2g=0.7702kg, mass 1은 105.1g=0.1051kg이고 가속도(a)는 1.04이다. 그러므로
●오차
1. 에서 은 1.03N, 은 0.88N이다.
따라서 오차는 이다.
2. 에서 은 1.03N, 은 0.96N이다.
따라서 오차는 이다.
3. 에서 은 1.03N, 은 0.91N이다.
따라서 오차는 이다.
추+추걸이의 질량이 증가할 때, 측정되는 가속도는 어떻게 변하는가?
실험 #1에서의 추+추걸이의 질량을 첫 번째는 55.1g, 두 번째는 85.1g, 세 번째는 105.1g으로 점점 증가시켰고 카트의 질량은 270.2g으로 실험을 진행하였다. 진행 후 속도/시간 그래프에서 직선의 기울기(가속도)는 1.58, 2.01, 2.34으로 점차 증가하는 것을 확인할 수 있다. 추+추걸이의 질량이 점차 증가했을 때 물체에 작용하는 힘의 크기도 증가하는 것을 볼 수 있다. 따라서 가속도는 힘의 크기에 비례한다.
카트의 질량이 증가할 때, 측정되는 가속도는 어떻게 변하는가?
실험 #2는 실험 #1에서 마지막에 진행했던 추+추걸이의 질량(105;1g)으로 고정시키고 카트의 질량을 첫 번째는 270.2g, 두 번째는 520.2g, 세 번째는 770.2g으로 실험을 진행하였다. 진행 후 속도/시간 그래프에서 직선의 기울기(가속도)는 2.34, 1.53, 1.04으로 점차 감소하는 것을 확인할 수 있다. 따라서 가속도는 물체의 질량에 반비례한다.
외력은 추+추걸이의 질량에 비례한다. 계산된 외력의 이론값과 실험에서 측정된 가속도로 도출된 힘의 실험값이 다른 이유는 무엇인가? (2가지 이상 작성하시오)
오차가 발생할 수밖에 없는 첫 번째 이유는 추+추걸이가 정확한 수직으로 떨어지며 어떠한 진동도 없이 실험을 진행을 못 했기 때문이다. 실제로 실험에서는 추+추걸이가 상하좌우로 자유분방하게 움직였기 때문에 오차가 발생했다고 생각한다.
두 번째 이유는 마찰력 때문이다. 외력의 이론값에서는 마찰력이 작용하지 않는다고 가정을 하여 계산하지만 실제로 실험에서는 카트와 트랙 사이에 발생하는 마찰력을 무시하지 못한다. 따라서 힘의 손실됨으로 오차가 발생했다고 생각한다.
[뉴턴의 제 2법칙] 실험 고찰
※ 실험을 통하여 느낀 실험수행 및 데이터수집 과정, 시행착오 내용, 의문 및 문제 해결과정, 실험을 통해 배운점 등에 대하여 자유로이 작성 바랍니다.
이번 실험은 추+추걸이의 질량을 점차 증가할수록 힘이 작용 받는 물체(카트)가 속도/시간 그래프에서
기울기(가속도)의 변화와 추+추걸이의 무게를 고정하고 힘이 작용받는 물체(카트)의 질량을 증가시켰을
때 가속도의 변화를 살펴보며 외력의 이론값과 실험값을 대조하는 것이 실험 목표였다. 실험#1을 진행
한 후 이론으로 알고 있었던 작용하는 힘의 크기가 커질수록 가속도의 크기가 커지는 비례관계를 추+
추걸이의 질량을 증가시키면서 카트의 가속도가 점차 증가하는 것을 실험으로 입증시켰다. 실험#2에서
는 추+추걸이의 질량을 고정하고 물체의 크기를 점차 증가시켜 가속도는 물체의 질량과 반비례 관계라
는 것을 실험으로 입증시켰다. 실제 이론과 일치했다. 이번 실험을 통해서 뉴턴의 제2 법칙인
의 식 관계를 정확히 이해할 수 있었으며 pasco capstone 프로그램의 새로운 기능인 Linear Fit을
배웠다. 실제로 실험을 진행하였을 때 그래프에서 불필요한(카트가 고무줄 범퍼에 부딪혔을 때의) 직선
의 기울기들이 많았는데 Linear Fit의 기능을 통해 필요한 특점 구간의 선형구간 즉 직선의 기울기값
을 알 수 있게 해준다. 그리고 실험에서 아쉬웠던 점은 이론값과 실험값의 오차값이다. 실제로 이론값
과 실험값에서는 마찰력과 추+추걸이가 동일선상으로 흔들림 없이 떨어지지 않기 때문에 오차값이 나
올 수밖에 없다고 생각했지만 오차가 최대 14%가 나와 아쉬웠다. 하지만 실험의 값을 통해서 뉴턴의
제2 법칙인 가속도의 법칙을 정확히 설명할 수 있는 실험의 데이터값이 나왔기 때문에 실험이 잘못됐
다고 할 수는 없다고 생각한다. 향후 다시 이 실험을 하게 된다면 이론값과 실험을 통해 얻는 값의 오
차 범위를 줄일 수 있도록 추+추걸이의 흔들림을 최소한으로 시키기 위해 스트링의 길이를 짧게 하여
지면과 닿지 않도록 하고 추+추걸이가 낙하를 하였을 때 좌우로 움직일 수 없게 필요한 장비를 갖출
것이다. 그리고 카트와 트랙사이에서 발생하는 마찰력 또한 최소한으로 시키기 위해 고민할 것이다.

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물리실험,   뉴턴,   뉴턴의 법