목차
1. 실험명
2. 실험목적
3. 실험준비물
4. 실험방법
5. 실험결과
2. 실험목적
3. 실험준비물
4. 실험방법
5. 실험결과
본문내용
있다.
[질문 1] 물체의 관성모멘트의 측정에서 이론과 같은 결과를 얻었는가? 만일 결과의 오차가 크게 났다면 그 이유는 무엇이라고 생각하는가?
- 그다지 큰 오차가 나지 않았지만 미세한 오차 값이 발생했다. 그 이유는 마찰력 때문이다. 회전센서의 마찰력에 의해 진자의 흔들리는 속도가 감속되었고 따라서 전체적인 주기가 늘어났다고 볼 수 있는 것이다.
[질문 2] 큰 진폭의 물리진자 운동에 있어서 진자의 운동은 단순조화 운동이 아님을 보여라. (큰 각 진폭에서 진자의 비사인적 곡선을 구해보자.) 비사인파(단순조화진동이 아님) 운동의 이유는 무엇이라고 생각하는지 설명해 보시오.
- 큰 진폭의 물리진자(150˚)의 운동은 사인 그래프와 같이 일정한 단순 조화 운동이 아닌 진폭과 주기가 점점 줄어드는 비사인파 운동을 한다.
그 이유는 우선, 주기적 운동을 하는 물체는 마찰력, 공기 저항력 등으로 운동 에너지를 소모하여 시간이 흐름에 따라 진폭이 줄어든다. 마찰력을 고려하게 되면 진자의 운동은 더 이상 단순조화운동이 아니고 또한, 주기는 진폭에 영향을 받게 된다. 감쇠진동이란 외부의 유체 저항 또는 계의 내부마찰에 의하여 에너지 손실이 일어나고 시간이 지남에 따라 에너지가 감소해 그 결과 진폭이 감소하는 진동이다. 따라서 이 실험에서도 마찰력으로 인해 진폭이 감소하게 되면 주기도 감소하게 된다. 즉, 감쇠진동이 발생한다. 이에 따라 그래프에서 소모된 에너지만큼 주기의 크기가 점점 줄어들어 비사인파 (단순조화진동이 아님) 운동이 나타나는 것이다.
6. 고찰
- 이번 실험은 이전 실험보다는 실험자체에 있어서는 상당히 단순하였으나, 여러 가지 계산과 생각할 부분이 많았었다.
참고 및 발췌한 자료 역시 상당한 수준이었으며, 처음 접해보는 용어들로 인해 당황하기도 하였다.
꽤 많은 시간을 투자하여 레포트를 작성하였으며, 단순한 데이터 값을 생각해내기 위해 힘을 많이 썼다.
고등학교 때, 선택과목을 화학II를 했기 때문에 단진동부터 생소한 단원이었으며, 물리 진자 역시 그렇게 친숙하지만은 않은 실험이었다.
실험 매뉴얼에 상당히 의존하여 레포트를 겨우 작성할 수 있었지만, 아직까지도 비사인적 운동에 관해 이해가 잘 가지 않으며, 물론 배경지식이 많이 부족한 탓도 있겠지만 메뉴얼에서도 용어 설명이 상당히 부족하였던 것 같다. 특히 각 위치, 각 속도, 각 가속도의 그래프를 보며 무엇이 뚜렷하게 비사인적 운동을 나타내는 것인지를 찾아낼 수 없었다. 물론 5˚와 150˚의 차이도 뚜렷이 알지 못한 체 레포트를 작성하였다.
그리고 관성 모멘트의 데이터가 이론값과 실험값의 차이를 보인다고 하였는데, 막상 계산해보면 큰 차이를 보이지 않는 것 같다. 기껏 해봤자 5%이내의 차이인데 큰 오차율을 보이며 그 원인을 분석하라는 것에 대한 완전한 이해 역시 부족한 것 같다.
여러 부분을 계속 고려해 보았지만 결국 마찰력의 요인이라고 밖에는 결론을 내리지 못했다.
전반적으로 이해를 다 할 수 없었던 실험이었고, 자신의 부족함을 뼈저리게 깨닫게 해 준 실험이었던 것 같다.
[질문 1] 물체의 관성모멘트의 측정에서 이론과 같은 결과를 얻었는가? 만일 결과의 오차가 크게 났다면 그 이유는 무엇이라고 생각하는가?
- 그다지 큰 오차가 나지 않았지만 미세한 오차 값이 발생했다. 그 이유는 마찰력 때문이다. 회전센서의 마찰력에 의해 진자의 흔들리는 속도가 감속되었고 따라서 전체적인 주기가 늘어났다고 볼 수 있는 것이다.
[질문 2] 큰 진폭의 물리진자 운동에 있어서 진자의 운동은 단순조화 운동이 아님을 보여라. (큰 각 진폭에서 진자의 비사인적 곡선을 구해보자.) 비사인파(단순조화진동이 아님) 운동의 이유는 무엇이라고 생각하는지 설명해 보시오.
- 큰 진폭의 물리진자(150˚)의 운동은 사인 그래프와 같이 일정한 단순 조화 운동이 아닌 진폭과 주기가 점점 줄어드는 비사인파 운동을 한다.
그 이유는 우선, 주기적 운동을 하는 물체는 마찰력, 공기 저항력 등으로 운동 에너지를 소모하여 시간이 흐름에 따라 진폭이 줄어든다. 마찰력을 고려하게 되면 진자의 운동은 더 이상 단순조화운동이 아니고 또한, 주기는 진폭에 영향을 받게 된다. 감쇠진동이란 외부의 유체 저항 또는 계의 내부마찰에 의하여 에너지 손실이 일어나고 시간이 지남에 따라 에너지가 감소해 그 결과 진폭이 감소하는 진동이다. 따라서 이 실험에서도 마찰력으로 인해 진폭이 감소하게 되면 주기도 감소하게 된다. 즉, 감쇠진동이 발생한다. 이에 따라 그래프에서 소모된 에너지만큼 주기의 크기가 점점 줄어들어 비사인파 (단순조화진동이 아님) 운동이 나타나는 것이다.
6. 고찰
- 이번 실험은 이전 실험보다는 실험자체에 있어서는 상당히 단순하였으나, 여러 가지 계산과 생각할 부분이 많았었다.
참고 및 발췌한 자료 역시 상당한 수준이었으며, 처음 접해보는 용어들로 인해 당황하기도 하였다.
꽤 많은 시간을 투자하여 레포트를 작성하였으며, 단순한 데이터 값을 생각해내기 위해 힘을 많이 썼다.
고등학교 때, 선택과목을 화학II를 했기 때문에 단진동부터 생소한 단원이었으며, 물리 진자 역시 그렇게 친숙하지만은 않은 실험이었다.
실험 매뉴얼에 상당히 의존하여 레포트를 겨우 작성할 수 있었지만, 아직까지도 비사인적 운동에 관해 이해가 잘 가지 않으며, 물론 배경지식이 많이 부족한 탓도 있겠지만 메뉴얼에서도 용어 설명이 상당히 부족하였던 것 같다. 특히 각 위치, 각 속도, 각 가속도의 그래프를 보며 무엇이 뚜렷하게 비사인적 운동을 나타내는 것인지를 찾아낼 수 없었다. 물론 5˚와 150˚의 차이도 뚜렷이 알지 못한 체 레포트를 작성하였다.
그리고 관성 모멘트의 데이터가 이론값과 실험값의 차이를 보인다고 하였는데, 막상 계산해보면 큰 차이를 보이지 않는 것 같다. 기껏 해봤자 5%이내의 차이인데 큰 오차율을 보이며 그 원인을 분석하라는 것에 대한 완전한 이해 역시 부족한 것 같다.
여러 부분을 계속 고려해 보았지만 결국 마찰력의 요인이라고 밖에는 결론을 내리지 못했다.
전반적으로 이해를 다 할 수 없었던 실험이었고, 자신의 부족함을 뼈저리게 깨닫게 해 준 실험이었던 것 같다.
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