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[자연과학] 일반물리학 실험 - 중력 가속도 측정(measurement)

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작성일18-06-17 02:19

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일반물리학 實驗 - 중력 가속도 측정(測定)

1. 實驗목적
우리가 배워온 중력가속도 g의 값을 마찰이 없는 경사면(Air Track)에서의 등가속도 운동과 자유낙하운동으로 측정(測定) 해보고 이를 알려진 값과 비교해본다.

2. 實驗theory
1) Airtrack 實驗

그림 1.
빗면에서의 운동에서는 Air track에서의 운동과 같이 마찰을 무시할 경우, 중력의 빗면방향 분력이 운동의 외력이 된다 (그림 1.참조)
이때 빗면의 경사를 라 하면 중력의 빗면방향의 분력은 이므로 가 되고 이를 위식에 대입하면 가 된다 이렇게 중력가속도를 구할 수 있다아
2) 자유낙하 實驗
자유낙하운동에서는 물체에 주어지는 외력은 mg이고 이동거리는 h, 초기속도를 v0라고 하면 ma=mg에서 a=g 가 되고, 여기서 이므로 이를 2번 적분하면 가 된다 우리 實驗에서는 초기속도 v0가 0이므로 식을 정리(整理) 하면 가 된다 이 식에서 중력가속도 는 라는 식으로 정리(整理) 된다

3. 實驗결과
1)...

일반물리학 實驗 - 중력 가속도 측정(測定)

1. 實驗목적
우리가 배워온 중력가속도 g의 값을 마찰이 없는 경사면(Air Track)에서의 등가속도 운동과 자유낙하운동으로 측정(測定) 해보고 이를 알려진 값과 비교해본다. 중력 이외에 작용하는 공기 저항력을 무시한 상태로 계산하였기 때문에 미세한 오차가 발생할 가능성이 있다아
③ theory 상 무시한 빗면의 마찰 - 빗면과 표면의 마찰로 인해 이는 빗면 아랫방향으로 진행하는 힘을 방해하는 힘으로, Airtrack 實驗에서 theory 값보다 實驗값이 작게 나온 경우 의심할 수 있는 오차의 요인이다.

2. 實驗theory
1) Airtrack 實驗

그림 1.
빗면에서의 운동에서는 Air track에서의 운동과 같이 마찰을 무시할 경우, 중력의 빗면방향 분력이 운동의 외력이 된다 (그림 1.참조)
이때 빗면의 경사를 라 하면 중력의 빗면방향의 분력은 이므로 가 되고 이를 위식에 대입하면 가 된다 이렇게 중력가속도를 구할 수 있다아
2) 자유낙하 實驗
자유낙하운동에서는 물체에 주어지는 외력은 mg이고 이동거리는 h, 초기속도를 v0라고 하면 ma=mg에서 a=g 가 되고, 여기서 이므로 이를 2번 적분하면 가 된다 우리 實驗에서는 초기속도 v0가 0이므로 식을 정리(整理) 하면 가 된다 이 식에서 중력가속도 는 라는 식으로 정리(整理) 된다

3. 實驗결과
1) Airtrack 實驗
100 ㎝
8 ㎝
0.08
n
1회
2회
3회
4회
5회
평균(average)
t
1.4548s
1.4450s
1.4822s
1.4682s
1.4748s
1.4650s
11.6484m/s2
18.8612%
100 ㎝
10 ㎝
0.10
n
1회
2회
3회
4회
5회
평균(average)
t
1.3458s
1.3650s
1.3793s
1.3716s
1.3588s
1.3641s
10.7482m/s2
9.6759%

100 ㎝
12 ㎝
0.12
n
1회
2회
3회
4회
5회
평균(average)
t
1.3028s
1.2732s
1.2805s
1.2892s
1.2673s
1.2826s
10.1313m/s2
3.3806%
2) 자유낙하 實驗
100 ㎝
구슬종류

(g)

(㎜)

평균(average)값
중력가속도
1회
2회
3회
쇠공
66
25.38
0.4518s
0.4520s
0.4524s
0…(투비컨티뉴드 ) .4521s
9.7863m/s2
플라스틱공
71
25.41
0.4527s
0.4528s
0.4526s
0.4527s
9.7591m/s2
탁구공
6
40.65
0.4623s
0.4626s
0.4834s
0.4694s
9.0758m/s2
4. analysis 및 토의
1) 오차의 요인
① 사람의 힘 - Airtrack 實驗의 경우 Photogate 직전에서 구슬을 놓아야 하는데, 이 때 實驗 실행자의 힘이 작용해 을 만들지 못하게 되는 경우 實驗값의 오차가 발생하게 된다 Airtrack實驗의 경우 의 값을 측정(測定) 할 수 없으므로 오차가 발생할 수 있다아
② 공기저항 - 실제 물체는 낙하할 때 낙하속도에 따라 의 공기 저항력을 받는다.
④ 자의 눈금과 자의 표면이 고르지 못해 정확한 거리를 못 잰 것도 하나의 요인이 될 수가 있다아 또한 Airtrack實驗의 경우 센서와 처음 거리가 불일치 할 수가 있기 때문에 오차를 일으키는 요인이 될 수 있다아
2) improvement사항
실제 진공 상태에서 공기저항과 마찰을 배제한 중력가속도의 實驗값은 통상적으로 9.8m/s로 알려져 있다아 자유낙하 實驗과 Airtrack 實驗을 통해 생긴 오차 값의 improvement은, 實驗의 횟수를 늘리는 방법을 활용할 수 있다아 또한 토론으로 結論(결론)지은 오차의 요인을 최소화시킴으로써 theory 값에 가까운 중력가속도 값을 얻을 수 있다아
① 사람의 힘이 작용했는지를 알기 위해서 처음 속도를 잴 수 있는 기구를 도입한다면 출발당시 외력이 작용했는지의 여부를 확인 할 수 있으므로 오차를 줄일 수 있다아
② 공기저항의 경우 實驗環境(환경)을 진공상태로 만들어 줌으로써 해결 할 수 있다아
설명







실험결과/물리
순서




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