[공학]구심력 물리학 실험 5 [결과]
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- 목차
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실험1.실험2
질문에 대한 검토
2. 실험과정 및 결과에 대한 검토.
참고 문헌
- 본문내용
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2. 2회 측정한 Fr의 오차는 반경 r과 어떤 관계가 있을까?
반경 r이 작을수록 Fr의 오차가 커진다.
r에 대한 상대오차 =( 상대오차 / 반경 ) * 100%
r의 계기오차 = 최소눈금*0.3 = 0.3 mm
반경 r에 대한 계기오차는 일정하므로 반경이 작을수록 오차가 커진다.
3. r, w 측정의 상대오차는 각각 몇 %인가? Fr의 오차에 가장크게 기여하는 변수는 무엇인가?
r의 상대오차
w의 상대오차
w평균 = 4.34 rad/sec 일때
편차 = 0+0.02 +0.02 +0.04 +0.03 = 0.0033
표준편차 =
표준오차 =
w평균 = 4.32 rad/sec 일때
편차 = 0.03 +0.04 +0.01 +0.02 +0.01 = 0.0029
표준편차 =
표준오차 =
w평균 = 4.12 rad/sec 일때
편차 = 0.01 +0.01 +0.02 +0.02 +0.01 = 0.0011
표준편차 =
표준오차 =
w평균 = 4.03 rad/sec 일때
편차 = 0.02 +0.01 +0.00 +0.03 +0.02 = 0.0022
표준편차 =
표준오차 =
w평균 = 4.00 rad/sec 일때
편차 = 0.02 +0.03 +0.02 +0.02 +0.02 = 0.0025
표준편차 =
표준오차 =
결론적으로 위의 결과를 종합해보면 r 에 대한 오차가 w에 대한 오차보다 더 크게 나왔으므로 r이 더 크게 오차에 기여한다고 볼 수 있다.
2. 실험과정 및 결과에 대한 검토.
우선 실험 장치를 설치할 때 수평을 확실히 확인하지 못한 점이 아쉬웠다. 테이블이 기울어져 있더라도 장치는 멈춰있을 수가 있기 때문이다. 따라서 중력 중심을 향하는 추를 가지고 정확히 구심력의 가운데 축을 중력중심에 맞추어야 제대로 수평을 맞춘 것이 된다. 그리고 구심력을 측정하기 위해 회전시킬 때 기기를 잘 고정시킨 후 돌려야 수평이 흔들리지 않아서 좀 더 정확한 측정값을 얻을 수 있었다. 실험에 대한 질문을 생각하면서 반경이 작아질수록 오차가 크게 발생하는 것을 알 수 있었다. 반경이 작을수록 각속도가 빨라진다. 물체를 회전 시킬 때 물체의 상태가 중력 중심에서 밖으로 벗어나려 하게 된다. 물체의 각속도가 빨라질수록 더 많이 벗어나는데 물체를 달고 실험 했다면 이에 대한것도 고려해야 한다. 각속도가 반경이 짧아 질수록 증가를 하면 빨라지게 되므로 그만큼의 공기저항도 증가할 것이다. 또 분홍색의 플라스틱이 실험기구와 수평을 이룰 때 그 때의 각속도를 측정해야 되는데 사람에 따라 그 때를 측정하는 것이 달랐다. 분홍색이 기준 구멍에 들어오는 때를 보는 사람, 분홍색이 중간에 있을 때를 보느 사람, 등등 이었다. 게다가 분홍 프라스틱이 공진을 하면서 올라 오기 때문에 어느 시점을 중간으로 봐야하는지가 애매모호 했다. 따라서 이런 실험은 5번을 혼자 측정하는 것보다 각각 다른 사람에게 측정을 하게 하는 것이 더 나을 듯했다. 여기서 나타나는 오차가 이번 실험에 결정적으로 많은 오차를 발생하게 했다. 이 실험은 결론적으로 보자면 실험 1의 경우 반지름을 바꿔가며 같은 힘으로 그 때의 구심력에 대해 생각해 보는 것이었는데 구심력이란 것은 각속도와 반지름에 비례하기 때문에 반지름이 커질수록 각속도가 작아지는 것을 알 수가 있었으며 추가적으로 오차의 개념을 넣는다면 반지름이 작아질수록 오차가 커지게 되는 것 또한 알 수 가있었다. 실험 2의 경우는 추의 질량을 변화시키는 것인데 이는 결과적으로 구심력의 변화를 야기 시킨다. 따라서 구심력이 변하고 반지름이 일정한 경우 각속도는 반지름에 비례해서 변하게 된다. 물리학을 배울 때엔 단순한 식으로만 알던 것을 이런 실험을 해보니깐 이 모든 자연현상의 모든 구심력을 갖는 물체가 이러한 성향을 갖는다는 것을 새삼 느낄 수 있었다. 간단하면서도 매우 유익한 실험이었다. 자전거 바퀴의 톱니의 반지름이 새삼 새롭게 느껴지게 하는 매우 유익한 실험이었다. 또한 이를 확장하면 망치를 잡을 때 가장 끝으머리를 잡는 것이 같은 각속도에 더 큰 힘을 내게 할 수가 있으며, 피겨 스케이팅 선수가 회전을 내기 위해 몸을 최대로 펴서 구심력을 냈다가 그 힘을 계속 유지하기 위해 힘의 감소를 막기위해 팔을 안으로 굽히는 것 또한 이 실험을 통해 실감나게 알 수 있었다. 또한 원심분리기의 그림을 보며 왜 그렇게 크게 만들었는지 알 수가 없었는데 이 실험을 통해 그 이유 또한 알 수가 있었다. 이렇게 종합해보면 지구를 다향한 반지름의 원으로 disk 형식으로 쪼개면 이
- 참고문헌
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1. Harris Benson : “University Physics (revised edition)”, Wiley . 구심력의 기본적 내용
2. 두산 대 백과 사전 _ 구심력의 원리와 응용
3. National Geography.. 로켓의 적도 중심의 발사와 관련된 부분.
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