[연세대학교] 일반물리학및실험(1) / 공학물리학및실험(1) 8. 물리 진자, 비틀림 진자 실험 결과레포트

소개글

"[연세대학교] 일반물리학및실험(1) / 공학물리학및실험(1) 8. 물리 진자, 비틀림 진자 실험 결과레포트"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 결과
2. 결과 분석
3. 토의 및 건의 사항
4. 참고 문헌

본문내용

5. 실험 결과
Experiment 1. Physical Pendulum (Slender Rod)
실험 1에서는 막대형 물리진자의 주기를 측정하기 위해 물리진자의 질량중심과 회전축 사이의 거리 의 값이 6.0 cm, 10.0 cm, 14.4 cm, 19.0 cm, 23.0 cm인 경우 각각 2회씩, 최대 0.15 rad (약 8.6°) 이내, 보통 0.08 rad (약 4.8°) 의 각도로 진자운동을 시킨 후 그 주기를 관찰하였다. 막대의 전체 길이 m였고, 결과는 아래 표 1과 같다.

표 1 길이에 따른 막대형 물리 진자의 주기 시작 시간

이제 주기를 구하기 위해 시간차를 구하면 표 2와 같다. 또한 그래프를 그려본 결과, 공기 저항 등으로 인해 모든 실험에서 뚜렷한 감쇠 진동이 관찰되었다. 특히 값이 작을수록 아래 그림과 같이 감쇠되는 정도가 더욱 심함을 알 수 있었다. 그리고 몇몇은 감쇠가 심하여 10여회 왕복 후 더 이상 진동하지 않게 되는 경우도 있었다.

그림 1 다양한 길이의 그래프

표 3 길이별 주기의 실험값 계산

이론에 따르면, 물리 진자가 그림 1과 같은 형태의 경우 그 주기

임이 밝혀져 있다. 이를 이용해 이론적 주기를 구한 후 실험적으로 구한 주기와 비교하여 오차율을 구하면 표 3과 같다. 참고로, 오차율은 소숫점 아래 자리 수가 더 많은 데이터에서 구하였기 때문에 표에 기재된 두 값을 이용해 구한 오차율과 약간의 차이가 있을 수 있다. 값이 에 비례하지 않는 것을 확실히 보이기 위해 아래 그림 2처럼 GeoGebra 프로그램을 통해 그래프를 그려 보았다. 참고로, 중력가속도 값 는 문헌에 수록된 표준 중력과 비교하여 알아보았다. 표준 중력은 다음과 같이 구할 수 있다. 위도가 (°)인 지점에서 표준 중력은

과 같다. 또한 Google Earth 프로그램을 이용해 연세대학교 국제캠퍼스의 위도를 조사해 본 결과 북위 37.384°이므로 위 식에 대입하면 실험실에서의 표준 중력가속도는 m/s2이다.

참고 자료

Hugh D. Young and Roger A. Freedman, University Physics with Modern Physics (14th Ed.), Pearson, 2016.