[물리실험] (결과) 일과 에너지

소개글

[물리실험] (결과) 일과 에너지에 대한 보고서 자료입니다.

목차

결과보고서

일과 에너지

측정값 및 실험값 계산결과

실험 1.
실험 2.
실험 3.

질문에 대한 토의

종합토의

본문내용

가 있는 충돌수레는 마찰계수가 훨씬 작으며, 충돌수레의 마찰력이 나무토막의 마찰력보다 작다.
질문 4. 질문 2의 식은 근사식처럼 보이지만, 이 식으로 인한 이론오차는 없다. 이를 설명할 수 있는가?
- 와 로 시간을 측정하는 이유는 트랙 끝에 달려있는 자석의 영향을 무시하기 위해서이다. 자석의 영향을 무시하면 와 시간 안에서는 등가속도 운동을 하기 때문에 값은 이론 오차가 없게 된다.
종합토의
첫 번째 실험에서 처음에는 선형회귀법으로 기울기를 측정함에 있어 구간 설정을 잘못하는 바람에 엉뚱한 값의 마찰력과 마찰계수의 값을 계산하기도 했다. 이런 오차가 발생한 이유는 그래프에서의 구간 설정을 엉뚱하게 했기 때문이다. 딱 등가속도 운동의 시작구간에서 속도가 0이 되는 시점까지 또 0부터 등가속도 운동이 끝나는 시점까지 측정을 하니 원하는 값을 얻을 수 있었다. 두 번째 실험에서도 오차가 매우 크게 발생하였는데 질문 1에서 답한 것처럼 와 은 일과에너지 정리에 의해 이론적으로 1이 나와야 한다. 하지만 실험 결과 0.0313, 21.83이 나왔다. 실험값의 오차가 너무나도 크게 발생하였다. 그 오차 원인을 파악해보니, 실험1과 유사하게 그래프 상의 구간 설정에서의 오류가 어느정도 있었을 것 같고, 위치-시간 그래프과 속도-시간 그래프의 테이블을 뽑아 사용함에 있어 미숙함이 계산 오차를 발생 시켰을 것으로 생각된다. 세 번째 실험에서는 결과적으로는 적당한 값들이 나왔다. 그러나 실험 과정에서는 클립을 올릴 때 운동을 시작하는 순간의 클립개수를 측정함에 있어서 단 하나차이에 운동을 하냐 안하냐가 결정되기 때문에 이를 확인하려고 하나를 빼고 올리고 할 때 운동을 시작해버린 물체가 훨씬 적은 수의 클립에도 운동을 해버리는 등의 어려움이 있었다. 이렇게 여러번의 시도 끝에 평균적으로 나온 클립의 숫자만큼의 클립을 올린 후에 컴퓨터를 이용하여 측정하였다. 실험결과 최대정지마찰계수가 운동마찰계수보다 크게 나와서 최대정지마찰력이 운동마찰력보다 크다는 것을 이론과 실험상에서 일치하였다. 또한 실험 3에서 마찰계수의 오차한계를 = 을 이용하여 구하였다. 그러나 측정값이 와 가 각각 0.0620 과 0.341로 다르게 나왔다. 의 를 약분하면 이고, 이 값을 와 같다고 하면, 결국 이어야 한다. 하지만 은 0.11kg이며, 는 0.02kg이므로 가 성립하지는 않았다.
이번 실험은 마찰력의 일, 중력의 위치에너지의 변화량을 측정하여 우리가 배운 일-에너지 정리가 실제적으로 성립하는지 확인하는 실험이다.
전반적으로 실험 방법 자체가 어렵지는 않았지만 보다 더 정확한 실험을 하기 위해서는 실험 1에서는 등가속도운동의 정확한 구간을 컴퓨터로 자동 선택하게 한다면 오차를 줄일 수 있을 것이고, 실험 2에서도 역시 의 구간을 컴퓨터가 자동으로 선택하게 하여 오차를 줄일 수 있을 것이다. 또 실험 3에서는 추와 클립이 매달려있는 추걸이가 클립을 올릴때 회전하지 않도록 하여 오차요인을 줄일 수 있을 것이다. 마지막으로 마찰력을 측정할 때 실이 경사면을 넘어가는 그 지점을 제외한 나머지 지점에서는 정확하게 수평으로 닿아있도록 해야 한다. 수평으로 닿아있지 않으면 그 지점에서도 실에 의한 마찰력이 생기게 되어 오차가 발생하기 때문이다.
이번실험은 전체적으로 실험 방법을 어렵지 않았으나 원하는 그래프를 얻는데도 꽤 힘들었고 그 그래프를 기반으로 원하는 실험값들을 구해내는 과정에서의 오류도 많았다. 그래서 그런지 이론상으로 배운 내용들과 다소 다른 결과를 얻기도 했다. 그러나 완전히 동떨어진 결과를 얻은 것은 아닌지라 이론상의 마찰력과 일-에너지 정리에 관한 지식들을 한 번 더 점검하는 기회였다.

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