[일반 물리학 실험] 단순조화운동

소개글

[일반 물리학 실험] 단순조화운동에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 도입
1.1 실험 목적
1.2 실험 도구

2. 이론
2.1 단진동
2.2 용수철과 후크의 법칙

3. 실험방법

4. 실험결과

5. 결론 및 고찰

6. 참고 문헌

본문내용

-0.00524
1.537413
3.7
-0.03533
0.343095
2.072927
-0.02401
0.077175
1.427896
3.75
-0.01406
0.424463
0.857341
-0.01784
0.147014
1.079127
3.8
0.009947
0.435038
-0.51471
-0.0084
0.193319
0.531174
3.85
0.032414
0.371488
-1.83727
0.002916
0.205133
-0.12863
3.9
0.049907
0.240005
-2.87072
0.01372
0.178741
-0.75153
3.95
0.05831
0.062979
-3.38458
0.021952
0.123099
-1.21739
4
0.056595
-0.12424
-3.27385
0.026754
0.048592
-1.47511
4.05
0.044933
-0.28841
-2.57483
0.027097
-0.03325
-1.50417
4.1
0.025554
-0.39931
-1.43621
0.023324
-0.11148
-1.29075
4.15
0.00223
-0.44104
-0.06971
0.015264
-0.17226
-0.84093
4.2
-0.02161
-0.40703
1.306999
0.004802
-0.20208
-0.2337
4.25
-0.0415
-0.30013
2.437735
-0.00635
-0.19713
0.413506
4.3
-0.05351
-0.14511
3.13051
-0.01629
-0.15797
0.98983
4.35
-0.05694
0.033347
3.308838
-0.02332
-0.09061
1.384333
4.4
-0.05008
0.208182
2.932227
-0.0259
-0.00915
1.529949
4.45
-0.03464
0.347002
2.056783
-0.02418
0.071935
1.431866
4.5
-0.01303
0.427893
0.836168
-0.01835
0.143107
1.103952
4.55
0.011148
0.435991
-0.52768
-0.00892
0.190651
0.576166
4.6
0.033443
0.371774
-1.82489
0.002058
0.205324
-0.06272
4.65
0.050593
0.246769
-2.91296
0.013034
0.184648
-0.70357
4.7
0.060711
0.064122
-3.55317
0.021952
0.129864
-1.21876
4.75
0.05831
-0.14349
-3.40638
0.026926
0.052784
-1.4969
4.8
0.044247
-0.30813
-2.54955
0.02744
-0.03058
-1.51102
4.85
0.024696
-0.40769
-1.43765
0.023667
-0.10862
-1.28106
4.9
0.001029
-0.44607
-0.48045
0.015778
-0.16527
-0.92634
4.95
-0.02247
-0.43399
0.085125
0.005831
-0.19718
-0.63064
5
-0.04185
-0.41065
0.34823
-0.00532
-0.21399
-0.44767
위의 결과 값을 보게 되면 정확하지는 않지만 이론식과 비슷하게 변위와 가속도는 대칭
변위와 속도는 반다의 값을 나타내는 것을 볼 수 있다.
첫 번째 실험의 결과 값을 그래프로 나타내면 다음과 같다.
시간-변위
시간-속도
시간-가속도
두 번째 실험의 그래프는 다음과 같다.
시간-변위
시간-속도
시간-가속도
실험 데이터에서 보았을 때 첫 번째 실험의 경우 진폭 A는 변위의 최대 값과 일치하므로 0.06m, 즉 6cm이고 두 번째 실험의 진폭 A는 2.8cm 정도이다.
각속도 B는 (초기 속도)/진폭이므로 첫 번째 실험에서는 (0.48m/s)/(0.06m)이므로 (8rad/s)이고 두 번째 실험에서는 (0.21m/s)/(0.028m)이므로 (7.5rad/s)이다.
C는 물체의 초기 위치를 나타내는데 각각 0.016m 0.014m인 것으로 확인 되었다.
1
0.057453
-0.10366
-3.35145
각속도 B와 변위를 이용하여 가속도를 구해보면.....(시간이 1초 일 때를 기준으로 한다.)
이므로 0.057453*(8rad/s)^2=3.677m/s^2이다. 실험 장치로 측정한 데이터와 약 0.3만큼 차이가 나는 것으로 볼 수 있다.
두 번째 실험의 가속도를 구해보면(역시 시간이 1초 일 때를 기준으로 한다.)
0.02744
0.020485
-1.53265
0.02744*(7.5rad/s)^2=1.5435m/s^2로 첫 번째 실험보다는 적은 오차를 나타내는 것을 볼 수 있다.
복원력 F의 경우는 질량을 250g으로 잡았으므로
첫 번째 실험의 경우 F=ma 즉 0.25kg*3.35145 = 0.838N
두 번째 실험의 경우 0.25kg*1.53265 = 0.383N으로 나타나는 것을 볼 수 있다.
즉 복원력은 가속도에 비례하는 것을 확인할 수 있다.
5. 결론 및 토론
앞에 하였던 실험보다 변수가 많았고 더 정밀한 측정 값을 원하고 처음보는 기계까지 사용하는 실험이었으므로 오차가 클 것이라고 생각을 하였다 하지만 생각보다 오차 값이 적었고 이론 값과 비슷한 결과를 나타내었다. 보고서에서 처음 나타낸 실험은 3번째 실험이었고 두 번 째 나타낸 실험은 7번째 실험이었다. 조금 더 매끈한 모양의 곡선 그래프를 나타내기 위해서 많은 실험을 거듭한 것이 그나마 작은 오차를 발생시킨 것 같다. 첫 번째 실험 값보다 두 번째 실험 값에서 오차가 더 작게 나타난 것은 용수철을 당길 때 수직으로 당겼다가 놔야지 깔끔하게 수직으로 운동하게 되는데 약간 옆으로 이동하여서 그래프가 깔끔하게 나타나지 못 하였고 오차의 원인이 된 것이 아닌가 생각해 본다. 그리고 복원력을 무시할 정도로 용수철을 많이 당기지는 않았지만 적게 당길수록 용수철이 상하 운동하면서 받는 공기의 저항에 의한 오차가 낮게 나왔고 복원력도 더 잘 작용한 것이 아닐까 추측한다.
6. 참고 문헌
일반 물리학 (북스힐), 네이버 백과사전, 위키 백과사전

키워드

일반 물리학 실험,   실험결과,   단순조화,   단진동,   용수철,   후크의 법칙,   단순조화운동