(물리학)일반물리학 실험 리포트

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것이 좋다. 다음은 철사의 길이 l (받침날 E에서 H까지)을 mm눈금을 가진 미터자로 여러번 재어 그 평균치를 구한다. 또 캘리퍼로 구의 직경을 여러방향으로 재어 그 평균치를 얻는다. 이로부터 구의 반경 r을 구한다. 이들 측정치를 앞의 식에 대입하여 g를 얻는다.
□ DATA
Table. 1. 길이
회수
1
2
3
4
5
평균
길이 (mm)
790
785
785
786
780
785.2
Table. 2. 구의 직경
회수
1
2
3
4
5
평균
직경 (mm)
31
32
31
31
32
31.4
Table. 3. 진동주기의 측정치
회수
10
20
30
40
50
시간 (s)
17.60
35079
53.75
72.38
89.72
T
1.76
1.79
1.79
1.81
1.79
주기의 평균 : 1.79
에 대입하여 풀면,
= 9872.608(mm/s2) = 9.872608(m/s2)
□ Discussion
중력가속도에 대해 Halliday(1993)은 중력 g에 작용하는 가속도를 일정한 것으로 취급하나, 지구표면에 따라 가속도가 조금씩 다르며, 이는 지구의 자전에 의해 생겨나는 원심력에 의해 나타난다고 말하고 있다. 그러나, 이들 지구의 위치에 따라 다른 중력가속도에도 불구하고 대체로 일정한 측정치를 가지고 있으며 실제 실험의 결과에서도 이론치와 대략적으로 일치하는 결과가 나타났음을 Table. 3 이하의 식에서 알 수 있다. 그러나, 실험에 의한 측정치가 가질 수 있는 오차에 대해 생각해보면 실험 중간에 몇가지 문제가 있었음을 찾아볼 수 있다. 우선, 진자를 진동시킬 때 원운동으로 일정하게 움직이는 것을 실험에서는 요구하나, 실제로는 진자가 계속해서 타원운동을 해서 실험을 위한 측정과는 다소 거리가 있었다고 하겠다. 그리고, 진자의 길이, l를 측정하는데 있어서는 길이 측정을 위한 자의 길이가 500mm밖에 되지 않아서 정밀한 측정과는 조금 거리가 있었다고 하겠다. 또한, 구의 직경을 측정하는데는 vernier calliper나 마이크로미터를 사용하지 않고 일반적인 자를 이용했던 점도 실험 오차의 발생 요인이라고 하겠다. 마지막으로, 실험에서 요구하는 것과 같이 100～200회수의 진동을 측정하지 않았고, 단지 50회 밖에는 측정하지않았기에 통계적으로 그다지 정확한 실험에 의해 얻어진 결과로 나온 중력가속도라고 할 수 없다고 하겠다.
□ References
1. Halliday, 대학 일반 물리학. 2st edition. 1993. 상학당. 서울 ; p. 167～168.
2. 김수선 외, 기초물리학실험. 1st edition. 1985. 상학당. 서울 ; p. 91～93.
□ DATE : 1997년 5월 9일
□ Locker Name
: 송병호, 남기연, 김지현, 김현정, 김한진, 김지선, 김원규, 김한석, 김호식, 남동훈
□ Subject
: Boyle 법칙의 실험
□ Purpose
: 일정량의 기체의 압력과 체적을 측정하여 Boyle의 법칙이 성립함을 확인한다.
□ Instruments
: 수은, 기압계, 보일의 법칙 실험장치
□ Principle
: 일정한 온도에서 기체에 주어지는 압력이 증가되면 그 기체의 용적은 감소된다는 용적과 압력과의 관계는 보일(1662)에 의해서 발견되었는데 그에 의하면 실험 오차의 범위내에서 일정한 온도 하에서는 일정량의 기체의 용적은 그 압력에 반비례 한다는 것이다. 다시 말하면, 일정한 온도 하에서는 어떤 양의 기체의 얍력가 용적과의 적은 일정하다. 이것은 보일의 법칙이라고 한다. 이법칙은 여러 가지로 표현할 수 있는데 방정식의 모양으로 쓰면 다음과 같다.
PV = 상수
여기서 P는 일정한 온도하의 일정한 질량의 기체의 압력이며, V는 그 용적이다. 이 상수의 크기는 기체의 온도 및 질량에 따라 다르고 또한 그 성질에 따라 다르다. 방정식이 의미하는 사실을 다음과 같이도 표시할 수 있다.
P1V1 = P2V2
여기서 V1은 압력이 P1일때의 주어진 양의 기체의 용적이고, V2는 동일한 온도에서 압력이 P2로 변화했을 때의 그 기체의 용적이다. 어떤 압력 하에서 기체의 용적을 알 때 임의의 압력하에서의 그 기체의 용적을 보일의 법칙을 이용하여 계산할 수 있다.
밀폐된 일정량의 저압기체의 압력을 P, 체적을 V이라 하고 동일 온도에서 압력이 P로 변하였을 때 체적이 V로 되었다면
P1V1 = P2V2
즉, 일정온도에서는 「PV = 상수」의 관계가 성립하는 것을 앞에서 본 것과 같이 Boyle의 법칙이라 하고, 대기압 Pa에서 수은주 PMg로 가압하였다면 기체의압력은 P = Pa + PMg이므로 보일의 법칙은
(Pa + PMg)V = 일정
과 같이 성립한다.
□ Methods
1) Fig. 1에서 볼 수 있는 것과 같이 왼쪽 유리관 T의 위쪽에 닫힌 stop cock을 열고, 오른쪽 유리관 T′의 위치를 이동시켜서 수은주의 액면이 유리관 T의 중앙에 오도록 하고, 스탠드의 발나사를 돌려서 유리관 T, T′의 수은면이 지표 R의 0의 위치에 일치하도록 조절한다.
2) 유리관 T의 수은면이 최하의 위치에 오도록 T′를 내린다. 오래 방치하여 두어도 수은면의 위치가 변화하지 않으면 공기가 새지 않을 것이다. 만약, 공기가 샐 경우에는 stop cock에 grease를 칠하여야 한다.
3) 대기압 Pa mmHg를 측정한다.
4) 지표 R을 T′관의 수은면에 맞춰서 그 위치 S′를 mm자 B에서 읽는다.
5) 다음에는 지표 R을 T관의 수은면에 맞춰서 위치 S를 읽는다. 그러면, T관의 공기에 가한 압력은
PMg = S′- S mmHg
실제 압력은
P = Pa + PMg = Pa + (S′- S) mmHg
6) T관 안의 공기의 체적 V를 T관에 새겨진 눈금에서 읽는다.
7) 차례로 T관의 수은면이 T관의 길이의 1/10정도 올라 가도록 T′관을 올라가면서 5), 6)의 방법에 따라 수은면의 위치와 공기의 체적을 측정한다.
8) PV=constant이므로 P ∝ (1/V), 즉 압력 P와 체적의 역수 1/V의 관계를 그래프로 그리면 직선이 된다.
[주의]
1) T관에는 습기가 차 있지 않도록 잘 건조시킨다.
2) 체적 V를 변화시킬

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일반,   물리학,   실험,   레포트,   보일