|
일반물리실험 결과보고서
실험 제목 자유 낙하 운동
보고자 이과 대학 물리학부(과) 학년 번
이름 담당조교 조교님
보고일자 2012 년 월 일
※ 1. 실험 목적 ~ 3. 방법 부분은 매뉴얼과 다른 내용으로 기록하고자 할 때만 기록하시오.
1. 실험 목적
물체가 낙하 시간 t 동안에 낙하한 거리 h를 측정하여 중력가속도 g를 계산한다.
2. 이론 요약
◎중력가속도 g?
ⅰ) 중력
질량이 있는 모든 물체 사이에는 서로 끌어당기는 만유인력이 작용한다. 특히 지구가 물체를 잡아당기는 힘을 중력이라 한다. 정확히는 만유인력과 지구의 자전에 따르는 원심력을 더한 힘이다.
ⅱ) 중력가속도
중력의 크기는 물체의 질량에 비례하므로[뉴턴이 정립한 만유인력의 법칙을 통해 알 수 있다. 뉴턴의 만유인력 법칙 : 두 물체사이의 당기는 힘은 두 물체의 질량의 곱에는 비례하고 거리에는 반비례한다.] 자유낙하하는 물체는 질량에 상관없이 일정한 가속도로 떨어진다. 약 9.8㎨의 이 가속도를 중력가속도 g라 한다. 그러나 정확한 중력가속도는 장소에 따라 조금씩 다르다. 이것은 지구 자전에 따른 원심력이 위도에 따라 다르고, 지구가 완전한 구체가 아니라 약간 평평한 타원체이며, 지구 내부의 지질구조가 균일하지 않기 때문이다. 예를 들어 반지름이 가장 크고 원심력이 강한 적도에서 중력은 최소가 되고, 반지름이 작고 원심력도 작은 극지방에서 중력이 최대가 된다.
◎F=ma (뉴턴의 두 번째 운동 법칙)
뉴턴은 1687년에 발표한 <자연철학의 수학적 원리(프린키피아)>에서 자신의 두 번째 운동법칙을 다음과 같이 기술하였다.
“법칙2. 운동의 변화는 가해진 힘에 비례하며 힘이 가해진 직선 방향으로 일어난다.”
여기서 운동의 변화는 운동 상태의 변화를 말하는데 뉴턴이 생각했던 운동 상태…(생략)
|
오차(%)
1
１０１３。２２
３。３８％
2
９４３。６６
３。７０％
3
１０２９。８４
５。０８％
평균
９９５。５７
１。５８％
그래프
5. 결과 및 분석
고등학교 때는 있던 줄도 몰랐던 I-CA 장비나, 여러 기구들을 다루는데 있어서 미숙했던 것 같다. 아무래도 이러한 부분들에 있어서 첫번째 실험에선 오차가 크게 나온 것 같다. 물론 물체를 낙하시킬 때 공기저항을 무시한 점에 있어서도 오차가 조금은 발생했을 것이다. 그리고 물체를 사람의 손에서 낙하시켰기 때문에 정확히 연직방향으로 떨어지지 못했다. 그러나 가장 큰 이유는 I-CA 프로그램의 분석도중에 낙하하는 물체의 잔상이 찍혀 순간순간의 정확한 위치를 잡아주지 못한점이 가장 큰 이유인 것 같다.
두 번째 실험은 꽤나 성공적이였다. 역시 잔상이 조금씩은 찍혀 오차가 발생하긴 했지만 측정한 중력가속도의 평균을 구하여 오차를 구해보니 오차(%)=1.58%로 거의 이론값에 가까운 값이 나왔다고 볼 수 있다.
이번 실험에서 고쳐야할 부분들을 정리해 보면,
1. I-CA 장비가 정확히 물체를 인식할 수 있도록 조명등을 조절하거나, 낙하하는 물체에 표시를 명확히 했어야 될 점.
2. 물체를 낙하시킬 때 연직방향으로 정확히 낙하시킬 점.
3. 조그만 차이라도 나중엔 오차가 크게 발생할 수 있으므로, 정확히 실험할 점.
위의 점들이 보안됬더라면 좀 더 정확한 실험이 될 수 있다고 본다.
*Reference) 1. 3rd 일반물리학 , 물리개발연구위원회, 청범출판사, 2xxx년 3월 20일 제 3판 발행
2. 핵심물리학 - 류웅선, 한빛지적소유권 센터, 2xxx.11.10 발행
ٷΰ
물리 자유낙하 실험 A＋ 자료.hwp
[Size :
2 Mbyte
]
ٱ
