연세대학교 공학/ 일반 물리학 및 실험 (1) 2주차 실험 - 원운동과 구심력 결과레포트

소개글

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목차

1. 실험결과 및 분석
2. 토의 및 결론
3. 참고 문헌

본문내용

● 실험결과 및 분석

*실험에 사용된 유동 질량추의 질량은 다음과 같다.
(힘의 계산 과정에서 힘의 단위를 N(kg)를 사용하므로 질량의 단위 또한 kg로 설정하였다.)

재질
색상
질량 (kg)
플라스틱
흰색
11.79
알루미늄
밝은 은색
24.08
알루미늄+황동
은색+황색
43.63
스테인리스 강
어두운 은색
67.07

1. 실험
1) 실험 결과
물체의 질량 과 회전 반경 이 일정한 상태에서 속도 만을 변화시키며 구심력의 변화를 측정하였다.
실험 결과는 다음과 같다.

<중 략>

2) 오차 원인 분석
오차의 원인으로 추정되는 항목들은 다음과 같다.

- 유동질량추와 와이어가 팽팽하게 당겨지지 않음
- 힘센서–와이어–회전축이 정확히 수직으로 일직선상에 있지 않아 측정의 오차가 발생했을 수 있음
- 장비의 오류로 속도가 높은데도 불구하고 힘이 낮게 측정되는 부분이 있었음*
- 같은 값의 시행에서도 각 시행의 속도가 유의미한 차이가 나서 속도의 평균값을 잡기가 어려웠음* 실험 1은 속도를 변화시키는 실험이었기에 이것이 오차를 만드는데 큰 원인을 야기한 것으로 판단된다.

*는 오차의 주요한 원인으로 추정되는 것들이다.

<중 략>

● 토의 및 결론
앞선 실험 3개를 통해 구심력의 공식을 실험 결과를 통하여 이끌어내었다. 3개의 실험 모두 구심력의 공식에서 하나의 수치만을 바꾸어 구심력의 변화를 관측하였고, 그 결과 모두 이론에 부합함을 알 수 있었다. 수식으로 나타내면 다음과 같다.

첫 번째 실험에서는 다른 조건은 그대로 유지한 채 속도를 변화시켰다. 구심력 식에서 이론적으로 속도의 제곱과 구심력이 비례하였는데, 최소자승법으로 실험 데이터를 계산해도 유사한 값이 나왔다. 오차가 발생한 주 원인으로는 장비의 오류로 속도가 높은데도 불구하고 힘이 낮게 측정되는 부분이 있었던 점, 같은 값의 시행에서도 각 시행의 속도가 유의미한 차이가 나서 속도의 평균값을 잡기가 어려웠던 점 등이 있다.

참고 자료

네이버 지식백과, “구심력”,
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1066272&cid=40942&categoryId=32227
,2023.03.31.
네이버 지식백과, “결정 계수”,
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1059530&cid=40942&categoryId=32212
,2023.03.31.