일반물리실험-단조화운동 결과보고서

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목차

1.측정값
a.수평면에서의 진동
b. 경사면에서의 진동
2.실험 결과
3. 질문 및 토의
4. 결론 및 검토
a.수평면에서의 진동
b.경사면에서의 진동

본문내용

정한다.
5번 진동한 시간을 측정한다.
2.실험 결과
실험a)
수레의 질량
수레의 질량
62.94g
562.94g
10cm
20cm
10cm
20cm
T
1.74
1.72
2.27
이론값
상대오차
주기 T는 수레가 1번 진동하는데 걸리는 시간이므로 5번 진동한 시간의 평균을 5로 나누어 주어야 한다.
이론값으로 주기 T를 구하면
상대오차를 구한다.
실험b)
직렬연결
병렬연결
30cm
40cm
5cm
7cm
T
3.49
3.51
1.67
1.65
이론값
상대오차
주기 T는 수레가 1번 진동하는데 걸리는 시간이므로 5번 진동한 시간의 평균을 5로 나누어 주어야 한다.
3. 질문 및 토의
(1) 용수철 2개를 직렬 혹은 병렬연결 했을 때, 결합된 용수철 상수를 각각 구하시오.
<직렬연결>
용수철을 직렬로 연결했을 경우, F는 용수철마다 일정하다.
F=일정 (F=kx , x=F/k)
총 늘어난 길이 X'=x1+x2 이므로
이고, F는 일정하므로
⇒
<병렬연결>
용수철2개를 병렬로 연결했을 경우, 늘어난 길이 x는 일정하다.
x=일정
물체에 작용하는 힘은 이므로
이고, x는 일정하므로
⇒
(2) 주어진 조건(수평면 혹은 경사면, 수레의 초기진폭, 수레의 질량)에 따른 운동 상태를 비교하시오.
⇒우선, 수레의 초기진폭의 차이에 EKfms 물체의 운동을 생각해보자.
수평면에서 수레를 용수철에 연결시키고, 용수철을 잡아당겨서 운동시킨 후 5번 진동한 시간을 측정한다. 수레의 초기진폭 를 10cm로 설정하여 운동시키면 5번 진동한 시간의 평균은 8.68초이고 주기 T는 1.74초이다. 반면, 초기진폭 를 20cm로 설정하고 운동시키면 5번 진동한 시간의 평균은 8.60초이고 주기 T는 1.72초이다.
원래 정확한 실험 결과가 주어졌더라면 초기진폭이 길어지면 5번 진동하는데 걸리는 시간과 주기는 모두 더 길어져야한다. 하지만 우리조의 실험에서는 그렇지 못하였다.
⇒다음으로 수레의 질량차이에 따른 물체의 운동을 생각해보자.
수레의 초기진폭을 를 10cm로 일정하게 하고, 수레의 질량을 62.94g 과 562.94g 두 가지를 운동시킨다.
5번 진동한 시간을 측정하면 질량이 큰 수레가 더 많은 시간이 걸리며 주기도 더 길다.
실험을 통해서 특정한 주기와 이론값과는 상대오차가 발생한다.
이론값으로 주기T를 구하는 공식을 생각해보면,
이고, 용수철 상수 k는 일정하므로, 주기 T는 수레질량의 제곱근에 비례한다.
4. 결론 및 검토
이번 실험에서는 조건을 변화시키면서 진동하는 물체의 운동 상태를 관찰하고, 주기를 측정하여 조건에 따라 진동하는 물체의 운동 상태가 어떻게 변하는지 살펴보았다.
a.수평면에서의 진동
물체를 두 개의 용수철에 연결하고, 초기진폭 를 설정하고 진동시켰다.
수레의 초기진폭 를 10cm, 20cm로 다르게 설정하여 운동을 시켰는데, 초기진폭 가 클수록 5회 진동하는데 걸리는 시간이 길고, 주기의 시간도 더 길었다.
이론적으로 주기 T를 구하면
로 이 실험에서는 수레의 질량 M, 용수철 상수 k 가 같으므로 주기 T는 같다는 것을 알 수 있다. 하지만 실험을 통해서 측정한 값을 비교해보면, 초기진폭 에 따라 차이가 나며, 이 값들은 이론값과도 차이가 나며 상대오차도 발생하였다.
이러한 오차가 발생하는 이유는 실험을 통해 측정한 용수철 상수값이 정확하지 않거나, 운동 과정에서 수레와 스탠드 바닥과의 마찰, 저항력, 5회 진동 시간의 부정확한 측정등으로 오차가 발생하였다고 할 수 있다.
수레의 질량 차이에 EK라 물체의 운동상태를 비교해보자.
수레의 초기진폭 를 10cm로 일정하게 하고, 수레의 질량을 62.94g 과 562.94g 두 가지를 운동시킨다.
5번 진동한 시간을 측정하면 질량이 큰 수레가 더 많은 시간이 걸리며 주기도 더 길었다. 실험을 통해서 특정한 주기와 이론값과는 상대오차가 발생한다.
이론값으로 주기를 구하는 공식을 생각해 보면
이고, 용수철 상수 k는 일정하므로, 주기 T는 수레질량의 제곱근에 비례한다.
b.경사면에서의 진동
수레의 질량을 62.94g으로 두고 용수철 2개를 직렬 연결하여 측정을 하고, 용수철 2개를 이용하여 병렬 연결하여 측정하였다.
물체를 진동시키면 초기진폭 가 클수록 주기T가 짧게 측정되었다. 용수철 두 개를 직렬 연결 한 것은 합성 용수철 상수 k'=k/2 가 된다. 상대오차의 이유는 실험과정에서 용수철 상수를 측정 할 때, 정확하지 않았거나 운동 상태에서 여러 가지 마찰력, 저항력 등으로 인해서 오차가 나타났다고 할 수 있다.

키워드

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