물리학 실험 결과보고서 (실험 5. 등가속도 운동, 마찰력)

소개글

물리학 실험 결과보고서 (실험 5. 등가속도 운동, 마찰력)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

[1] 측정
[2] 데이터 분석
[3] 결과 및 토의

본문내용

다. 왜냐하면, 실험
2의 그래프에서 그래프의 기울기는 일정하게 직선의 형태를 그리는 것 같지만, 약간씩 굴곡
을 가지며, 변화하는 모습을 볼 수 있다. 이런 그래프에서 처음 점과 마지막 점의 데이터 값
을 이용하여 기울기를 구하면 굴곡에 의한 기울기가 정확히 보정되지 않아 직선의 기울기가
반영이 되지 않을 것이다. 하지만, 선형회귀법은 컴퓨터로 가장 직선에 가까운 점들을 설정
해서 구간을 나누고 그래프의 직선형 기울기를 구하기 때문에 보다 더 정밀하다.
질문 8. 와 을 비교할 때 얼마나 성공적인가? 의 식에서 를 일정한 상수로 인정하는 근사법에 대해 어떤 평가를 하겠는가?
답변 8. 식에서 이고, 의 값은 0.166 으로
로 약간의 오차가 있었다. 오차율이 생각보다 비교적 작아서 성공한 실험으로 볼 수 있다. 그리고 식에서 나머지 값을 측정한 뒤 를 상수로 생각하는 방법은 비교적 좋은 방법이라 생각된다. 이론값과 실제측정값의 오차가 있어서 정확한 값이라고는 장담하지 못하지만, 마찰력이 작용할 때 마찰계수의 값이 상수라고 보고 수직항력을 이용하여 등식을 성립하게 하고, 를 구할 수 간단한 방법으로써 좋은 방법이다.
질문 9. 실험 3에서의 마찰력 효과를 중력의 효과와 비교하여 해석하여라.
답변 9. 실험 3에서 마찰력이 경사면에서 수레의 이동방향에 반대되는 방향으로 작용한다.
마찰력의 값이 마찰계수와 수직항력에 비례하는데 마찰계수는 일정하기 때문에 마찰력의 증
감에 대해 영향을 끼치지 못한다. 반대로 수직항력은 수레의 질량과 경사각에 따라서 달라
지기 때문에 중력과의 영향을 받는다. 실험 3에서의 데이터 값에서 마찰력의 영향보다는 중
력의 영향을 더 많이 받기 때문에 마찰력이 있다고 하더라도 알짜 힘이 작용하는 방향인 중
력의 영향 쪽으로 가속도운동을 하게 된다.
2. 실험과정 및 결과에 대한 토의
마찰력을 측정하는 실험이기 때문에 비교적 많은 실험기구가 필요했다. 위치와 속도, 가속도를 모두 측정하여 그래프로 나타내었고 실험을 하기 위한 도구도 많아 다소 복잡한 시험이었다. 실험 상황을 3가지로 나누어서 실험을 하였다. 첫 번째 실험은 수평면에서의 마찰력을 구하는 실험이었고, 두 번째 실험은 경사면에서 수레의 초속도를 주면서 마찰력을 측정하는 실험이었다. 마지막으로 한 실험은 경사면에서 초속도가 ‘0’으로 시작하여 마찰력을 측정하는 실험을 했다. 세 실험에서 공통적으로 마찰력을 중력이라는 힘과 알짜 힘을 이용하여 간접적으로 측정하였고 마찰력의 효과를 분석하여 뉴턴의 운동법칙 적용 여부를 확인하였다.
실험 2와 실험 3에서는 경사각에 대한 마찰력을 구했기 때문에 실험 1보다는 오차가 이론적으로 약간 더 클것이라 예상하였다. 그 이유는 경사면에 대한 수직항력이 수레에 대한 무게가 아니라 빗면에 대한 수직항력이 되기 때문에 값에 의해 조금 오차가 더 크게 발생할것이라 생각하였기 때문이다. 또 결과를 통해 빗면에서 운동을 할 때 중력의 영향력이 마찰력에 의한 효과보다 월등히 크다는 것을 알고, 이를 통해 빗면에서의 운동은 마찰력보다 중력에 의한 효과가 더 크다는 것을 직접 데이터를 분석하며 알 수 있다.
측정값이 제대로 나와 오차가 작아 의미있는 실험이라 생각하고, 기울기면의 각도를 수평면에 일정하도록 맞추고, 힘 조절도 순간적인 손힘이 아니라 서서히 증가시켜가는 방향으로 실험을 하거나, 힘을 일정하게 공급할 수 있는 기계장치를 고안하여 실험 한다면, 좀 더 정확하고 정확한 실험이 될수있으리라 생각한다.
또한, 데이터를 분석하며 구름 마찰력과 미끄럼 마찰력을 조사할 기회가 있었는데, 실험 측정값에 대해서는 오차가 작게나와 문헌 값과 비슷한 값이 나오고, 구름 마찰력이 미끄럼 마찰력에 비하여 현저히 작다는 것을 문헌을 통해 알게 되었다.
선형회귀법으로 구한 값이 평균값으로 구한 값보다 보다 정확하다는 것을 알게 됨으로써, 다른 실험이나 계산에서도 오차를 줄이기 위해 기울기를 구할때는, 점들을 대입해서 구하는 것도 방법이지만 더 좋은 방법은 선형회귀법을 이용하면 더 정확하고 정밀한 기울기를 구할 수 있다는 데이터도 얻어냈다. 계통오차를 고려해서 실험을 한다면 더욱 정확한 결과를 낼 수 있었을 것이다.
*참고문헌
위키 피디아 - 구름 마찰력과 미끄럼 운동 마찰력
도해 기계용어사전, 기계용어편찬회, 1990
모발학 사전, 류은주 외, 2003
물리학 실험 제10판, 아주대학교 출판부
대학 물리학 12판, Young and Freedman, p.143~p.149

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