일반물리학실험 - 힘의 평형

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본문내용

A, B, C의 질량 와 각각의
각도를 기록한다.
(4) 같은 실험을 추의 질량을 바꾸어 가며 5회 실시한다.
(5) 이상의 결과를 작도법과 해석법으로 구하여 실측치와 비교한다.
6. 실 험 결 과
단위 측정 질량(m) = g
도식법 길이(m) = mm
횟 수
실 측 값
C'
A
B
C
도식법
해석법
θA
mA
θB
mB
θC
mC
θC
mC
θC
mC
1
152
201.6
130
302.5
78
401.5
78
400
76
401.5
2
142
301.4
128
401.2
90
502.1
90
500
90
502.1
횟 수
실 측 값
작 도 값
계 산 값
상대오차
R
φ
R′
φ′
R
φ
｜(θc′-θc)/θc｜
1
401.5
50
400
48
401.5
46.9
0.032
2
502.1
52
500
53
502.1
53.1
0.001
7. 토의 및 고찰
이번 실험에서는 힘의 합성대를 이용하여 몇 개의 힘이 평형을 이루는 조건에 대하여 알아보았다. 실험은 두 번에 걸쳐 각기 다른 비율로 실시하였으며, 첫 번째 실험에서는 2:3:4 비율의 추를 사용하였고 두 번째 실험에서는 3:4:5의 비율을 갖는 각각의 추를 사용하였다.
앞서 본 두 그림처럼 이번 실험에서 가장 난해한 점은 바로 원하는 질량의 추를 올리기가 불가능했다는 점이다. 두 번의 실험 모두 각각 2:3:4와 3:4:5의 비율로 실험을 하려했으나 모든 추들이 적혀있는 무게가 아닌 다른 무게를 가지고 있었다.
따라서 우리조는 실험의 정확성을 높이고 오차를 줄이기 위해서 10g단위가 아닌 질량을 크게 높인 100g 단위로 하였고, 실제 비율과 예정했던 비율의 차이가 실제 측정에서도 그리 크게 나타나지 않았다.
작도법에서는 실체 추를 올린 비율이 아닌 실험전 예상했던 비율로 작도를 하였다. 계산에 의한 값이 아닌 실험에서 얻은 θc값을 대입하였기 때문에 R값이 정확한 값이 아닌 조금 작은 값이 나와 버렸다.
각각의 A B C 모두 정해진 힘을 가지고 있기 때문에 R값을 따로 구하지 않고 -C값을 그대로 대입했으며, 계산에 의한 값은 세 힘이 평형을 이루었을 때의 사잇각 θ와 φ값을 구하였다. 계산은 다음과 같이 하였다.
실험 1.
|| = [||2 + ||2 + 2|||| cosθ]1/2
|401.5|2 = |201.6|2 + |302.5|2 + 2 |201.6| |302.5| cosθ
cosθ ≒ 0.238
∴ θ ≒ 76
〓 (302.5 sin76°) / (201.6 + 302.5 cos76°)
≒ 1.0682
∴ ≒ 46.9°
실험2
|| = [||2 + ||2 + 2|||| cosθ]1/2
|502.1|2 = |301.4|2 + |401.2|2 + 2 |301.4| |401.2| cosθ
cosθ ≒ 0.0012
∴ θ ≒ 90
〓 (401.2 sin90°) / (301.4 + 401.2 cos90°)
≒ 1.3311
∴ ≒ 53.1°.
실험에 처음 임했을 때는 각 추의 무게를 너무 가볍게 하여 평형을 맞추기가 너무 힘이 들었고, 또한 간신히 평형을 이루었다 해도 그 값을 신뢰하기가 어려웠다. 그래서 각 추의 무게를 더 늘려 안정된 실험을 한 것이 오차를 가장 많이 줄인 요인 인 듯 싶다.
작도법시에는 제도용 각도가가 아닌 탓에 정확한 작도가 힘들었고, 오차를 줄려보려고 10cm 단위로 크게 그렸지만 각도기가 정확하지 않아서 그림이 커질수록 오차도 더 크게 나타났다.
8. 참 고 문 헌
① 일반물리학실험. 건국대 물리학과 & 광전자물리학과. (주)북스힐.
② 일반물리학실험. 한국물리학회. 청문각.
③ 일반물리학실험. 김영식 외. (주)복스힐.
④ 대학물리학 대학물리학 교재편찬위 (주)북스힐

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일반물리학,   힘의 평형 실험,   실험원리