[결과레포트] 등가속도 운동

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목차

등가속도 운동

실험결과
1. '글라디어의 질량, 추걸이와 추의 질량'
2. 결론 및 토의
3. 질문
3.1) 실험에서 구한 중력가속도 값과 실제 값의 차이는 어디에서 비롯된 것인가? 추의
무게에 따라 중력가속도 측정값이 달라지는 이유는 무엇인가?
3.2) 중력가속도를 측정할 수 있는 또 다른 방법으로는 어떤 것들이 있는가?
4. 고찰
5. 참고문헌

본문내용

a = mg sin Θ+ (-μ* mg cos Θ) = mg (sinΘ- μcos Θ)
∴ 빗면에서 물체의 가속도 a = g (sinΘ- μcos Θ)
빗면의 각도 Θ와 낙하시간에 따른 이동거리로 가속도를 측정(s = ½at²)하면 속도를 알 수 있다.
2) 단진자를 이용한 중력가속도 측정
- 단진자의 진동주기는 실의 길이와 중력가속도에 의해 결정된다.
즉 T = root{ ℓ/ g } 이다. 이 공식은 진동각도가 아주 작을 때 적용되는 공식이므로, 진동의 폭을 작게 해주어야 한다.
진동이 너무 작으면 오차가 발생하기 쉬우므로, 실의 길이를 길게하면 진폭을 어느정도 크게 할 수 있다. 또한 진자의 추의 무게가 가벼우면 공기의 저항에 의해 진자의 흔들림이 영향을 받기 때문에 가능한 무거운 추를 사용한다.
3) 뷰렛을 이용한 물방울 낙하로 중력가속도 측정
추의 낙하는 기록타이머를 이용하지만, 뷰렛에 물방을 넣고 낙하시킬 때는 길이를 미리 측정하고 낙하하는 시간을 측정하여 계산한다.
- 낙하높이 : h, 낙하시간 : t, 이용 공식 : h=½gt²
- 주의사항
(1) 낙하높이가 너무 길면 물방울이 공기의 저항으로 등속운동을 할 수 있고, 너무 짧으면 시간 측정이 어렵다. 따라서 적당한 길이를 이용해야 한다. (일반적으로 50cm ~ 1m )
(2) 물방울 하나의 낙하시간을 측정하는 데는 오차가 크므로, 수십개의 물방울이 낙하하는 시간을 측정하여 물방울 수로 나눈다.
이 때, 하나의 물방울이 바닥에 떨어지는 순간 다음 물방울이 뷰렛의 끝을 출발해야 한다. 이 조정이 매우 중요하며 어렵다.
(3) 뷰렛에 남아 있는 물의 높이가 점점 낮아지면서 물방울이 빠져나오는 간격이 변하게 된다. 따라서 뷰렛에 남아 있는 물의 양을 일정하게 해주는 것도 중요하다.
4) 구심력 측정장치 이용하는 방법한 중력가속도 측정
- 실의 한쪽에 추A를 매달아 아래로 늘어뜨리고, 반대쪽을 대롱에 통과시킨 다음 다른 추B를 매달아 돌린다. 그러면 추A의 무게가 추B를 원운동시키는 구심력이 된다.
m(A) * g = { m(B) * v²} / r
토의 및 고찰
실험은 비교적 간단한 편으로 선형 공기부상궤도를 이용하여 마찰을 최대한으로 줄여주고 근사적으로 마찰이 없는 표면 위에서 줄에 매달려 직선 운동을 하는 질량 m의 물체를 이용해 중력가속도를 측정하는 실험이었다. 첫 실험값이 실제 중력가속도 측정값과 차이는 상당하였으나 이는 실험적 오차에 의한 것으로 그 원인으로는 가장 먼저 공기와의 마찰을 꼽을 수 있겠다. 자유낙하운동이라는 가정 하에 위의 실험은 진행이 되었지만 이는 근사치일뿐 정확한 값이라고 확정할 수 없고 추의 무게에 상관없이 중력가속도는 일정한 값을 가져야 하겠지만, 추의 무게가 점점 커질수록 실험은 상대적으로 실제 중력가속도에 근접할 것이다.
또한, 위치와 시간^2의 함수를 선형화하여 기울기를 구하고 중력가속도를 구했는데 이는 초기속도가 0이라는 가정하에 출발한 것으로 실험값을 좀 더 확실하게 구하고자 초기속도가 있다는 가정하에 두 번째 데이터부터 마지막 데이터까지를 선형화하여 기울기를 구하고 중력가속도를 구했더니 그 값이 실제 중력가속도와 상당히 밀접하였다. 이는 실험상에서 발생하는 오차로 그 값은 실험을 반복함에 따라 줄일 수 있다.
위의 오차 요소를 미리 알고 있고 고려하였음에도 이러한 오차가 발생한 점은 실험 주의력이 좀 부족하였던 것 같아 앞으로는 주의를 기울여 좀 더 정밀하고 세밀한 값을 얻고 그에 따라 정확한 실험이 될 수 있도록 하겠다.
참고 문헌
대학물리학 실험, 일반물리학 교재위원회, 성균관대학교출판부
대학물리학1, 대학물리학교재편찬위원회, 북스힐

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