물리_결과보고서_모음

소개글

물리_결과보고서_모음에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Graph Matching
Modern Galileo
Back and Forth Motion
Projectile Motion
에너지 보존(단진자)
Newton's Second Law
AIR RESISTANCE
static and kinetic friction
Pendulum Periods
Bungee Jump Accelerations

본문내용

식을 세우면
mgsinθ=ma 가 된다. 따라서, 수레의 질량은 가속도에 영향을 주지 않는다는 것을 알 수 있었다. 그래서 이번 실험은 수레의 질량을 2번 정도 바꾸어 실험해야하지만 1번만 하였다.
우리 조의 sinθ값은 0.06으로 중력가속도를 곱하면 0.588m/s^2이라는 가속도 값이 나왔다.
하지만 실험을 통해 구한 측정값은 0.296m/s^2으로 상대오차가 49%정도로 크게 나왔다.
오차의 원인을 살펴보자면 당연히 마찰력이 해당할 것이다. 물론 수레를 이용하였고, 트랙과의 마찰력이 크지 않지만, 가속도의 크기가 워낙 작아 작은 마찰력도 크게 작용하였을 것이다. 마찰력 외에는 수레 스스로의 자연스러운 운동이므로 관여할 수 있는 요인이 거의 없었다고 생각된다.
Back and Forth Motion
실험 결과
실험 결과를 보면 진자의 거리 그래프는 완만한 선을 나타내었다. 그러나 속도 그래프에서는 진자가 양 끝 지점에 도달했을 때 속도가 0이 되거나 거의 0을 나타내었고 가속도 그래프 역시 그 지점에서는 급감하는 것을 볼수 있었다.
비고 및 고찰
Motion Detector를 이용하여 흔들리는 진자의 운동을 관찰하게 되면 시간/거리의 그래프는 주기적인 움직임을 속도/시간의 그래프 역시 주기적인 움직임을 보여준다. 그 이유는 진자가 주기성을 갖는 운동이기 때문에 한 주기의 움직이는 거리의 합이 0임을 시간/거리의 그래프에서 알 수 있고, 속도/시간의 그래프 역시 한 주기를 기준으로 반복적으로 변하는 것을 알 수 있다. 그리고 속도가 계속 (+)값에서 (-)값으로 변하는 것을 보고 가속도의 방향과 크기가 변하는 것을 관찰할 수 있다. 만약가속도의 크기가 일정하다면 속도/시간의 그래프가 일차함수 곡선으로 그려져야 되고 방향이 일정하다면 속도의 크기가 한 방향으로만 변해야 하는데, 주기를 갖고 변하는 것을 관찰해보면 그렇지 않다는 것을 알 수 있다. 또한 속도/시간의 그래프를 통해서 (+)값의 가장 높은 값과 (-)값의 가장 낮은 값은 속력의 값이 가장 큰 값으로 진자가 가장 낮은 위치에 위치하였을 때이다. 그리고 진자가 양 끝에 위치하였을 때 속도가 0이 됨을 관찰할 수 있다. 그래서 한 주기에 속도가 0이 되는 부분이 2개씩 나타난다. 만약 가속도가 0이라면 그 물체는 등속도 운동을 하게 된다. 그런데 이 그래프를 관찰해보면 속도가 계속 변하고 일정한 부분이 없음을 통하여 가속도가 0인 지점은 없는 것이 관찰된다. 대신 속도가 곡선을 나타내는 것을 보고 가속도의 크기가 변하는 것을 알 수 있는데 속도/시간의 그래프에서 그래프에 접선을 그어보고 그 크기의 절댓값이 큰 부분이 가속도의 크기가 최대인 지점인데, 진자가 양 끝에 위치하였을 때 가장 큰 값을 갖게 된다.
Projectile Motion
■분석
Data Table
Trial
1
Maximum velocity
0.442
m/s
2
Minimum velocity
0.441
m/s
3
Average velocity
0.442
m/s
4
Predicted impact point
0.19
m
5
Table height
0.96
m
6
Minimum impact point distance
0.20
m
7
Maximum impact point distance
0.22
m
8
Actual impact point distance
①0.21
②0.20
③0.22
m
비고 및 고찰
이번 실험은 트랙에 구슬을 굴려 테이블 끝에서 낙하하는 동안의 x축 방향의 거리를 측정함으로써 등가속도 공식을 이용하여 구한 이론적인 값과의 차이를 알아보았다. 먼저 측정값은 위와 같이 나왔고, 이론값을 구하기 위해 우선 구슬이 떨어지는 시간을 알아야했다. 그 시간은 구슬이 떨어지는 테이블 높이를 y값으로 하여 중력방향으로의 가속도를 사용해 구해내었다.
0.96m=9.8m/s^2*1/2*t^2 으로 시간 t= 0.44s
포토게이트를 이용해 얻은 x축 방향 초기 속도는 0.442m/s와 함께 t를 식에 대입하였더니
x=0.442m/s*0.44s=0.19m
가 나왔다.
이번 실험에서는 트랙이 조금 두꺼워서 구슬이 바로 내려오지 않고 튀겼고, 포토게이트 사이를 똑바로 지난 것이 아니라 살짝 휘어지는 운동을 보였다. 그렇다면 그 사이에 에너지가 소실되었음으로 이론값이 더 크게 나와야하지만 우리조는 이론값이 조금 작게 나온 것으로보아 실험과정과 계산 과정에 오류가 있었고 측정값의 차이로 인한 것으로 보인다.
에너지 보존(단진자)
실험결과
1회
2회
3회
4회
y축 이동거리(m)
0.100
0.100
0.100
0.100
진자 높이(m)
1.000
1.000
1.000
1.000
x축 이동거리(m)
0.725
0.530
0.695
0.550
x축 이동거리의 평균- 0.625m
Vx= 0.625*=1.38m/s
운동에너지 K=1/2MVx^2이므로 1/2*(1.38m/s)^2*M
=0.95m^2/s^2M
위치에너지 U=Mgh 이므로 M*9.8m/s^2*0.1m
=0.98m^2/s^2M
에너지보존법칙-
K/U=0.95/0.98=0.97
상대오차율=(1-0.97)/0.97*100=3%
비고 및 고찰
이번 실험은 5주차 실험인 projectile motion 과 비슷한 실험으로 운동에너지와 위치에너지의 합은 항상 일정하다는 에너지 보존 법칙을 실험적으로 확인하는 것이었다. 진자를 일정 위치에서 떨어뜨려서 미리 달아논 면도칼이 진자의 실을 자르면 그 순간부터 진자가 얼마나 이동하였는지 측정하였다. 우리 조는 총 4번의 실험을 하였는데 x축 이동거리는 전체 실험의 평균값을 이용하였다. 1/2mv^2=mgh 라는 식을 이용하여 Vx의 값을 구하였다. 그 속도를 운동 에너지 값을 구하고 y축 이동거리로 위치에너지를 구하였다. 에너지 보존 법칙에 의해 운동에너지/위치에너지 값은 1이 되어야 하는데 우리 조는 0.97.로 운동에너지의 손실이 있었음을 알 수 있었다. 상대 오차율은 3%로 실험이 어느 정도 잘 실행 되었음을 알 수있었다. 운동에너지의 손실은 아마도 진자가 면도칼에 의해 잘릴 때 면도칼이 실을 바로 자르는 것이 아니고 진자를 뒤로 밀치게 되는 힘이 작용하였기

키워드

일반 물리학 및 실험 보고서,   Graph Matching,   Modern Galileo,   Back and Forth Motion,   물리 결과보고서 모음