[일반 물리학 실험] (결과) 구심력측정, 공기 중의 음속 측정

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목차

구심력

1. 실험이론
2. 실험장치 및 방법
3. 실험 방법
4. 실험값 및 계산
5. 결과 및 분석
6. Reference



공기중의 음속 측정

1. 실험이론
2. 실험장치 및 방법
3. 실험 방법
4. 실험값 및 계산
5. 결과 및 분석
6. 참고문헌

본문내용

구심력 실험장치와 카메라를 고정한다
카메라가 회전축 중앙에, 구심력 측정장치가 화면에 최대로 들어오게 한 상태로 세팅한다
기준자를 이용하여 스케일 및 좌표계를 선정한다 ※주의 기본 제공되는 기준자는 구심력 측정장치 사이즈에 비해 크기 때문에 이 실험의 기준자로 적합하지않다. 따라서 20cm 정도의 길이를 가진 물체를 실측하여 기준자로 사용한다. 좌표계 설정시 크기는 50cm이 아니고 실측한 수치이므로 주의한다.
구심력측정장치의 회전봉에 용수철과 회전추를 장착한다.※주의 이때 회전체는 좌우 대칭이 되도록 양쪽에 들어가는 용수철은 탄생계수외 길이가 같은 것, 회전추는 무게가 같은 것을 사용하여야 한다. 기본적으로 이러한 상태로 제작되어 있다.
전원을 넣고, 회전 추가 등속원운동을 하기 시작하면 화면을 캡쳐한다. 캡쳐시간은 4~5초면 충분하다.
분석메뉴를 실행하고 위의 캡쳐한 파일을 불러와 분석을 시작한다. 분석은 피사체의 수를 2로 하고 회전축의 중심을 피사체1, 회전체의 중심을 피사체2로 한다. 분석구간은 회전체가 잘 보이는 구간으로 설정하여 2~3초 정도를 분석한다. 분석을 통하여 회전방경과 회전 각속도를 구한다.주의 분석에서 회전반경은 거리구하기 2점 사이를 거리 색상인식 방식을 선택한다. 회전반경은 색상인식 상 정확한 회전중심에서 틀릴 수 있으므로 72도 정도의 간격으로 360도 전 방향의 거리를 구하여 평균한다. 마찬가지로 각도구하기를 이용하여 각속도를 구한다. 이 때 바로 다음 포인트 보다는 측정의 정확성을 높이기 위하여 최소한 한 바퀴 정도 회전한 포인트를 선택하여 구하는 것이 좋다.
전류를 조정, 회전 속도를 달리하여 위의 5~6번의 과정을 반복 측정한다.
회전추의 질량과 용수철을 바꾸어가면서 위의 5~7번의 과정을 반복 측정한다.
실험이 끝나면 회전봉을 분리하여, 용수철 상수 측정용 추와 장치를 이용하여 용수철 상수를 결정한다.
용수철의 복원력을 이용하여 구심력의 힘을 확인하고, 이론식과의 차이를 살펴본다.
4. 실험값 및 계산회전 전 회전체와 축사이의 거리 (cm)
3
회전체의 질량(g)
200
구분
항목
1
2
3
평균
회전속도
1
(10V,
0.3A)
회전반경(cm)
3.8174
3.865
3.771
3.8178
회전각(rad)
1.98
1.7951
1.8404
1.87183
회전시간(s)
0.133
0.166
0.166
0.155
각속도(rad/s)
14.887
10.814
11.087
12.263
구심력(dyne)
114825.05
회전속도
2
(13V,
0.35A)
회전반경(cm)
3.73433
3.791
3.77933
3.7682
회전각(rad)
2.6584
2.6968
2.6096
2.65493
회전시간(s)
0.166
0.166
0.166
0.166
각속도(rad/s)
16.014
16.246
15.720
15.993
구심력(dyne)
192763.06
회전속도
3
(17.5V
0.4A)
회전반경(cm)
4.20533
4.367
4.31133
4.2945
회전각(rad)
2.0744
1.6487
1.012
1.57837
회전시간(s)
0.166
0.166
0.035
0.122.3
각속도(rad/s)
12.496
9.932
28.914
17.114
구심력(dyne)
251562.36
용수철
상수의
결정
올려진 질량(g)
200
200
200
200
눈금값(cm)
-0.5
-0.5
-0.5
-0.5
용수철 상수k(dyne/cm)
372766.98
결과
회전속도1
복원력(dyne)
304848.84
오차(%)
62.3
회전속도2
286359.59
32.7
회전속도3
482546.86
47.9
*회전속도 : 회전속도1 < 회전속도2 < 회전속도3
5. 결과 및 분석
결과
구심력은 회전속도에 비례한다.
분석
원래의 실험으로는 본 실험에 회전체의 질량과 용수철을 바꾸어가면서 실험을 했었어야 하나, 기구가 부족하여 전류 전압의 변화로 인한 회전속도 변화에 따른 구심력 변화밖에 측정하지 못하였다. 그리고 이번실험은 오차가 모두 30%이상 아주 뒤죽박죽인데, 아마 프로그램 사용 미숙 때문에 오차가 많이 발생한 것 같다. 프로그램에 능숙해 진다면 이 오차는 지금보다 적었을 것이다.
이번 실험은 컴퓨터 문제로 인해서 시간이 많이 걸렸고 데이터도 여러번 수집하지 못했다.
기껏해야 3번 정도 그것도 시간 초과해가면서 얻은 데이터인데 정말 컴퓨터만 잘 돌아갔어도 데이터 오차를 많이 줄여나갈 수 있었을 것이다. 컴퓨터를 사용해야하는 다른실험때는 제발 잘

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