기본 측정 실험

목차

1. 실험 목적

2. 실험 내용 및 이론적 배경
- 각 측정기기의 대한 설명

3. 실험 장치 및 방법
1) 버니어캘리퍼스
2) 마이크로미터
3) 전자천칭

4. 실험 결과 및 고찰

5. 결론

본문내용

0
평균
2.554
표준편차
0.088
② 시편 A에 화학반응 처리를 한 시편 B가 물질의 밀도에 영향을 미쳤는가에 대한
문제이다. 이것을 비교하기 위한 방법으로 T-Test를 이용하기로 하였다.
이 방법은 엑셀 프로그램의 ttest 함수를 이용하여 구할 수 있다.
tail 값은 화학반응처리가 물질에 영향을 미쳤는지에 대한
여부를 검증하는 것이므로 1로 값을 잡았다. 또한 두 데이터의 표준편차가
다르므로 Type3을 적용하기로 한다.
이를 통해 p-value를 구해보면 다음과 같다. 엑셀수식(=TTEST(A2:A11,B2:B11,1,3))
1) 버니어 캘리퍼스로 측정한 밀도의 T-test
시편A의밀도(g/㎤)
시편B의밀도(g/㎤)
0.982
0.892
1.123
0.895
1.080
0.923
1.081
0.857
1.182
0.902
1.086
0.861
1.007
0.884
1.104
0.880
1.187
0.917
1.069
0.880
p-value
0.00000084
2) 마이크로미터로 측정한 밀도의 T-Test
시편A의밀도(g/㎤)
시편B의밀도(g/㎤)
1.132
0.891
1.127
0.868
1.105
0.942
1.077
0.893
1.195
0.949
1.136
0.869
1.006
0.890
1.135
0.799
1.204
0.925
1.011
0.882
p-value
0.00000010
p-value를 측정해본 결과 두 측정값 모두 highly significant에
해당하는 0.01보다 훨씬 작은값을 얻었다.
이를 통해
p<0.01, 시편B에 가한 화학반응 처리는 물질의 밀도에 매우 유의한 영향을 미쳤다는 것을 알 수 있었다.
③ 각 시편 A,C가 어떤 물질인지를 파악하기 위해서 먼저 시편의 특징들을 살펴보았다.
A시편 : 투명한 색, 크게 단단하지 않지만 무르지는 않음.
육안으로 확인할 때 플라스틱과 매우 흡사했음.
C시편 : 회색, 단단한 느낌이었고, 금속류의 물질이라는 것을 쉽게 확인할 수 있었음.
더 자세한 판단을 위해 두 시편의 밀도를 비교해 보았다.
밀도(g/㎤) - 버니어캘리퍼스
밀도(g/㎤) - 마이크로미터
평균
A시편
1.090
1.113
1.101
C시편
2.517
2.554
2.536
Material Handbook http://www.visionlearning.com/library/module_viewer.php?mid=37&l=&c3
과 http://blog.naver.com/saksalee?Redirect=Log&logNo=50001825266
을 참조함.
을 통해 비교해본 밀도값과 가장 가까운 물질을 찾아보았다.
Aluminum
Density: 2.702 g/㎤
MC Nylon
Density: 1.16 g/㎤
A시편과 밀도가 가장 가까운 물질은 주조된 나일론이었고,
C시편과 밀도가 가장 가까운 물질은 알루미늄이었다.
④ 밀도의 오차를 분석하기 위하여, 각 실험도구의 측정오차를 분석해 보았다.
종류
해상도
측정오차
버니어 캘리퍼스
0.05± 0.025 mm
0.05mm
마이크로 미터
0.01± 0.005 mm
0.01mm
전자 천칭
0.01± 0.02g
0.04g
먼저 버니어캘리퍼스를 이용해 측정한 값을 오차범위에서 변화시켜
이에 밀도가 어떻게 변화하는지 알아 보았다.
예) 부피 = (B3*0.1)*(C3*0.1)*(D3*0.1)
변화시킨부피 = ((B3+0.05)*0.1)*((C3+0.05)*0.1)*((D3+0.05)*0.1)
종류
밀도(g/㎤)
변화된 밀도(g/㎤)
A시편
1.090
1.067
B시편
0.889
0.875
C시편
2.517
2.470
= -4.6 (A시편)
= -2.8 (B시편)
= -9.4 (C시편)
다음은 마이크로 미터이다.
종류
밀도(g/㎤)
변화된 밀도(g/㎤)
A시편
1.113
1.108
B시편
0.891
0.888
C시편
2.554
2.544
= -5 (A시편)
= -3 (B시편)
= -10 (C시편)
이번엔 질량의 오차에 따른 밀도의 변화를 분석해 보았다.
종류
밀도(g/㎤)
변화된 밀도(g/㎤)
A시편
1.113
1.206
B시편
0.891
0.939
C시편
2.554
2.621
= 2.33 (A시편)
= 1.2 (B시편)
= 1.675 (C시편)
A시편을 보았을때 부피의 오차로 인한 밀도의 오차는 5정도 였으나 질량의 오차에 따른
밀도의 오차는 2.33정도로 전의 경우 보다 작았다. B시편, C시편도 마찬가지의
결과가 나온다.
위의 결과를 종합해 보면 질량보다는 부피가 밀도의 오차에 더 민감하다는 것을
알 수 있다.
5. 결론
직육면체 모양의 시편 A, B, C는 각기 다른 특성을 가진 물질이다.
시편 A는 투명한 색을 가진 플라스틱으로 판단되며, 시편 B는 A에 화학반응처리를 하여 얻어진 물질이다. 밀도를 측정한 후 Material Handbook을 통해 알아본 바로는 시편 A에는 나일론과 비슷한 밀도를 가지는 것으로 보아 나일론이 함유되었을 것으로 추측된다.
화학반응 처리가 시편 B의 밀도에 영향을 미쳤는지 알아보기 위하여 T-Test로 검증해 보았는데 그 결과, p<0.01으로서, 시편 B에 가한 화학반응 처리는 물질의 밀도에 매우 유의한 영향을 미쳤다.
시편 C는 전형적인 금속 물질이며, 역시 Material Handbook을 통해 밀도를 비교한 결과, 알루미늄으로 판단되는 금속임을 확인할 수 있었다.
버니어캘리퍼스와 마이크로 미터, 전자 천칭으로 측정한 세 시편의 밀도의 오차를 분석하기 위하여 각 실험도구의 측정오차를 구하고 이 오차로 인해 밀도가 부피와 질량 중 어느 쪽에 더 민감하게 변하는 지 알아 보았다. 실험 결과, 부피를 변화시켰을때가 더 밀도의 오차가 큰 것으로 보아 질량보다 부피가 밀도의 오차에 더 민감하다는 것을 알 수 있었다.
이번 실험은 실험도구 조작 미숙으로 자칫 시편의 길이측정이 약간씩 다를 수 있고 그에 따라 평균값, 표준편차, 밀도 등 여러 가지 값이 바뀔 수 있다. 따라서 실험도구를 빨리 손에 익히고 측정의 정확도를 높이는 것이 더 신뢰있는 실험결과를 얻을 수 있는 방법이라고 느꼈다.

키워드

실험,   측정,   밀도,   마이크로미터,   버니어캘리퍼스