단순 조화 운동 결과 보고서

목차

1. Spring Constant
1) 물리량 계산 방법 및 기본 물리량 측정
2) 실험 결과
3) 용수철 상수 k 계산

2. Motion of Mass on Spring
1) 기본 물리량 측정 결과 및 물리량 계산 방법
2) 실험 결과
3) 주기 T의 실험값과 이론값의 비교

3. Simple Pendulum
1) 기본 물리량 측정 결과 및 물리량 계산 방법
2) 실험 결과
3) 주기 T의 실험값과 이론값의 비교

4. Optional ) 큰 각도
1) 기본 물리량 측정 결과 및 물리량 계산 방법
2) 실험 결과

5. 실험 결과 분석
6. 결론 및 제언

본문내용

실험1 ) Spring Constant
실험 1에서는 용수철에 작용하는 힘 F가 용수철이 늘어난 길이 x에 비례함을 이용하여 용수철 상수 k를 구해보았는데, 이 때 그래프의 값은 0.9968로, 1에 가까운 거의 비례하는 결과가 나왔다. 힘의 크기 F를 구할 때는 용수철에 추의 무게(+추 걸이의 무게)만큼의 힘이 아래로 작용한다는 점(용수철의 무게는 무시하도록 한다)을 이용했다. 각 힘이 작용하는 경우에 용수철이 늘어난 길이를 측정하여 F-x 그래프를 그렸다. 그 후 주어진 그래프의 최소 자승선을 그리고 그 기울기를 측정함으로써 k 값을 구할 수 있었다.

실험2 ) Motion of Mass on Spring
실험 2에서는 용수철 진자의 운동을 관찰하여 주기 T를 측정하여, T를 구하는 이론식( )과 비교해보는 기회를 가졌다. 실험에 있어서 진자의 운동을 동영상으로 촬영하여 T-Y그래프를 그려 진자가 특정 Y값으로 돌아오는 데 걸린 시간을 계산하여 추의 진동 주기를 측정할 수 있었는데, 이렇게 측정한 실험값과 이론값 사이에는 약 2.5% 정도의 오차가 존재했다(이론값<실험값).

오차의 원인
공기 저항에 따른 용수철 진자의 운동 속도 감소, 앞서 측정한 용수철 상수 값에서의 오류, 고리형 추의 질량 측정에서의 오차

실험3 ) Simple Pendulum
실험 3에서는 단진자의 운동을 관찰하여 앞선 실험 2에서와 같이 주기 T의 실험값과 이론값( )을 비교해보았다. 실험 방식은 동일한 과정으로 진행하되, 이번엔 단진자의 특성을 고려하여 T-X 그래프를 통해 진자의 주기를 측정해보았는데, 실험값과 이론값 사이의 오차는 약 7%정도로 나왔다. 실제로 단진자 운동은 근사적으로만 단순 조화 운동이므로, 진폭이 클 경우 운동 결과를 단순 조화 운동과 같이 취급해서는 안 된다. 따라서 이 점을 고려하여 실험을 진행함에 있어 진자의 Y변위를 최대한 작게 해 추의 최대 각 변위를 할 수 있는 한 작게 하여 실험을 진행하였다.

오차의 원인
단진자 운동의 주기를 구하는 이론식이 단진자 운동을 단순 조화 운동으로 취급하여 근삿값을 택했다는 점,

참고 자료

phylab.yonsei.ac.kr : 연세대학교 물리학실험실
D. Halliday, R. Resnick, J. Walker. 일반물리학 개정9판 제 1권. 범한서적주식회사.