길이 및 곡률반경 측정 실험

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길이 및 곡률반경 측정 실험에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

.01
3.01
3.02
3.02
3
3.012
0.0064
3.0184
AB
사이거리
80
80
80
80
80
80
0
80
BC
사이거리
80
80
80
80
80
80
0
80
CA
사이거리
80
80
80
80
80
80
0
80
거리의
평균(a)
80
80
80
80
80
80
0
80
곡률반경
[mm]
200.2309
214.1602
217.1061
200.2309
207.3395
207.8135
6.255704
214.0692
5. 오차해석 (Error Analysis)
- 버니어 캘리퍼스 :
주척과 부척의 눈금이 일치하는 부분을 읽어서 계산하는 것이다. 하지만 오차가 발생하는 이유는 1. 근접한 두 눈금 중에 무엇이 더 일치하는가의 판단에서 오차가 생길 수 있다.
2. 또한 물체와 버니어캘리퍼스는 직각 혹은 평행을 이루어야 그나마 가장 참값에 근접한 값을 얻을 수 있지만, 실제적으로 그렇게 하기는 쉽지 않기 때문에 약간이나마 비틀어지게 되면 역시 오차가 발생하게 된다.
- 마이크로미터 :
버니어캘리퍼스와 비슷하게 두 가지 눈금을 이용하여 값을 읽어내는 방식이지만, 회전이 직선으로 바뀌는 원리를 이용하는 점이 다른 마이크로미터 역시 오차가 발생했다. 그 이유는
1. 수평 수직을 맞추지 못한 점 - 약간 비틀어지게 되면 역시 그 측정값이 길어지기 때문.
(버니어캘리퍼스와 동일)
2. 회전에서 돌리는 속도를 일정하게 - 손잡이 끝에 달려있는 돌리개를 이용하여 헛도는 때까지 돌린다고는 하지만, 그 돌리는 속도가 너무 빠르게 되면 F=ma의 공식에 의거하여 힘이 실리게 되고, 돌리개의 나사가 헛도는 정도의 범위보다 넘어서서 돌아가게 된다. 그럴 경우 길이는 더 줄어들게 되고, 오차가 생기게 되는 것이다.
- 구면계 :
오차가 가장 심하게 발생한 부분이다. 실험도구가 버니어캘리퍼스와 마이크로미터보다 정확성에서 약간 떨어지는 제품이기도 했지만 가장 큰 이유는..
영점을 재는 과정이나 볼록렌즈의 구면에 높이를 재는 과정에서 3개의 발이 지탱하고, 마지막으로 중앙의 나사가 면에 닿는 순간에 힘이 일정해야 하는데 그러지 못했다. 마이크로미터의 경우에는 돌리개가 있어서 헛도는 순간에 멈추면 되지만, 구면계의 경우에는 그러한 장치가 없기 때문에 얼마나 돌아야 중앙의 나사가 면에 적당히 닿는 것인지 알 수 없기 때문에 인간의 주관적 판단이 들어가게 되고 따라서 값이 일정해지지 않아 오차가 발생하게 된다.
6. 토의 (Discussion)
- 버니어 캘리퍼스 :
이 실험에서는 실험실에서 주어진 버니어 캘리퍼스를 이용했다.
정교하게 만들어진 실험도구라서 비교적 정확한 값을 얻을 수 있었지만, 주척과 부척의 눈금이 조금 더 얇은 것이었다면 일치하는 부분 찾는 과정에서 좀더 참값에 가까운 값을 얻어낸다.
평행과 직각을 맞추어야 정확한 값을 얻어낼 수 있다. 따라서 측정 면이 닿는 부분(버니어캘리퍼스 쪽)을 조금 더 넓게 제작하여 직각을 맞추기 용이하게 하고, 그밖에 평행 가이드라인 장치도 하여서 물체를 측정할 때에 평행과 직각을 맞출 수 있게 하면 오차를 줄일 수 있다.
- 마이크로미터 :
이 실험에서는 실험실에서 주어진 마이크로미터를 이용했다.
버니어 캘리퍼스와 마찬가지로 평행, 직각을 잘 맞추어주어야 조금 더 참값에 가까운 값을 얻어낸다. 따라서 측정시료가 닿는 부분이 좀 더 넓어야 직각을 맞추기 쉽고, 평행을 맞출 수 있는 가이드라인 역할을 하는 장치가 있어야 한다.
돌리개를 돌려서 헛도는 부분까지 맞추는 과정에 있어서 가속도가 들어가게 되면 그 힘만큼 앞으로 더 진행하게 되므로 값이 달라진다. 그것을 방지하기 위해서는 손잡이를 돌릴 때는 원활히 돌아가게 하고, 돌리개로 돌릴 때는 약간 뻑뻑하게 하여 그것(가속도 붙음)을 방지해야 한다.
- 구면계 :
이 실험에서는 실험실에서 주어진 구면계를 이용했다.
세 가지 측정 도구 중 가장 부정확 형태의 것이었다. 중앙의 나사도 흔들리고, 영점도 안 맞았다. 구면계의 경우에는 중앙의 나사 손잡이 위에 마이크로미터의 돌리개가 장착되어야 일정한 힘으로 면에 닿는다. 따라서 측정값도 참값에 가까워질 것이다.
그리고 중앙의 나사를 돌리다보면 옆의 다리 3개가 약간씩 들리면서 균형이 안 맞는 경우가 있다. 이에 대비해서 살짝 힘을 줘서 면에 닿게 해주는 방법이 있으나, 이 역시 사람의 힘이 들어가므로 큰 정확성을 얻을 수는 없다. 참값에 좀 더 가까운 값을 얻기 위해서는 다리 3개를 일정하게 면에 유지시키는 장치가 필요하다.

키워드

곡률반경,   버니어캘리퍼스,   마이크로미터,   구면계