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[일반물리실험] 회절격자 결과레포트

실험18. 회절격자의 격자상수 측정1.실험제목: 회절격자의 격자상수 측정2.실험목적: 빛의 회절 현상을 이해하기 위해 격자상수를 알고 있는 회절격자를 이용하여 주어진 광원의 파장을 측정하고, 이 광원을 사용하여 미지의 회절격자의 격자상수를 측정함으로써 빛의 회절특성과 회절격자의 특성을 분석한다.3.실험 이론3-1. 회절격자란?평면 유리나 오목 금속판에 여러 개의 평행선을 좁은 간격으로 새긴 것으로, 이것에 빛을 조사하면 투과 또는 반사된 빛이 파장별로 나뉘어서 스펙트럼을 얻을 수 있다. 이는 다중슬릿에 의한 빛의 회절과 유사하며, 요셉 프라운호퍼(Joseph von Fraunhofer)에 의해 정립되었다(Fraunhofer diffraction). 현재는 보통 1 cm당 10,000개 정도의 선을 가지는 격자들이 흔히 사용되고 있으며, 빛의 파장을 정확히 측정하는데 사용되고 있다.3-2. 회절격자 실험그림과 같이 유리판 위에 단위길이 1 cm 당 n개의 평행선을 그린 회절격자에 파장이 평행광선이 입사된다고 하자. 슬릿의 폭이 충분히 좁기 때문에 각각의 슬릿은 스크린을 넓은 각도범위에서 비춰주고 있다고 가정하여 간섭이 다른 모든 슬릿으로부터의 빛들에 의해 일어난다고 하자. 각각의 슬릿에서 직진하는 빛들은 서로 보강간섭을 일으켜 중앙에 밝은 무늬를 만들게 되고, 인접한 슬릿들로부터의 빛들의 경로차가 정확히 파장의 정수배가 되는 �怜た【�도 보강간섭에 의해 밝은 무늬가 생긴다.?�苽촁힝� �� ?�偉�? �� 司� ±�狼� ±�禮� ?�� (1)이 식을 격자공식이라 한다. 이것은 이중슬 릿의 경우와 같지만, 회절격자의 경우 슬릿의 수가 많아질수록 밝은 점의 세기는 더 예리하고 좁아지게 된다. 즉 격자의 수가 많을수록 극대값은 예리해지기 때문에 더욱 정확한 빛의 파장을 구할 수 있게 된다. 따라서 이 실험에서는 회절각을 측정하게 되고, 파장을 알고 있는 경우에는 이에 따른 격자상수를, 격자상수를 알고 있을 때는 광원의 파장을 결정할 수 있게 된다.4. 실험결과4-1. 광원의 파장측정격자상수1/300cm당 격자수300회절차수1차2차3차��?′11.02523.02536.225��?11.47522.87535.6252��? = ��?′ +��?22.545.971.85��?11.2522.9535.925�� ?�苽촁힝�?��?6.503÷10?6.499÷10?6.519÷10?광원의 파장6.507÷10?이론치 광원파장6.525÷10?오차0.276%4-2. 미지격자의 격자상수측정광원의 파장6.525÷10?회절차수1차2차3차��?′23.47550.625��?23.150.4752��? = ��?′ +��?46.575101.1��?23.287550.55? �� ?�偉撮苽촁힝�?1.65÷10?1.69÷10?회절격자상수1.67÷10?이론치 격자상수1.667÷10?오차0.198%5. 결과 분석이번 실험은 빛의 회절 현상을 이해하기 위해 격자상수를 알고 있는 회절격자를 이용하여 주어진 광원의 파장을 측정하고, 이 광원을 사용하여 미지의 회절격자의 격자상수를 측정함으로써 빛의 회절특성과 회절격자의 특성을 분석하는 것이다. 첫째로 광원이 회절격자를 통과함으로써 발생하는 빛이 회절 되는 현상을 통해 광원의 파장을 알아내었는데, 오차율이 0.276%로 실험결과가 매우 정확하게 나왔다고 생각할 수 있다. 둘째로 미지격자의 격자상수를 측정할 때에도 오차율 0.198%라는 매우 정확한 실험결과를 얻기도 하였다. 하지만 ?�苽촁힝� �� ?�轅【� m이 3일 경우에는 세타 값에 어떠한 수를 넣더라도 식이 성립하지 않기 때문에 미지격자의 격자상수측정 실험에서 m=3인 3차는 구하지 못했다.6. 실험목적과 실험 예측과의 부합성사실 이번 실험은 격자 상수를 알고 있을 때 광원의 파장을 구하는 것과 광원의 파장을 알 때에 미지격자의 격자상수를 구하는 것 두 가지이다. 실험 예측에서 기구의 큰 노후화가 없다면 실험 결과의 오차는 큰 범위를 넘어가지 않을 것이라고 했는데, 실험 결과 오차가 대략 0.2%정도로 매우 정확한 실험을 하였고 목적과 예측은 부합했다고 볼 수 있다.

자연과학| 2020.07.28| 5페이지| 1,000원| 조회(413)

한양대학교, 물리실험, 회절격자, 결과레포트, 실사구시의 물리학

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[일반물리실험] 중력가속도 결과레포트 평가A좋아요

일반 물리학 및 실험1 결과Report-중력가속도-중력가속도실험목적포토게이트를 통하여 떨어지는 피켓 펜스의 낙하시간을 측정하여 중력가속도를 측정한다.실험결과항목1회2회3회4회평균시간에 대한 속력의 기울기9.689.879.969.729.81구간별 가속도의 평균10.09.509.7010.09.80토의 사항속력의 기울기와 가속도의 평균이 다른 이유는 무엇인가?속력의 기울기는 선형회귀법을 이용한 직선이며 가속도의 평균은 그 구간에서 처음과 나중속도를 이용한 평균가속도이다. 선형회귀법은 예측선과 실제 측정값의 오차 제곱의 합이 최소가 되도록 하는 최소제곱법을 일반적으로 사용한다.이론상으로는, 본 실험에서 진행한 운동이 가속도가 g(=9.80로 일정한 등가속도운동이기 때문에 속도가 일정하게 증가하게 된다. 따라서 속력의 기울기와 가속도의 평균은 g(=9.8로 같아진다. 하지만 실제환경에서는 공기의 저항과 실험자의 손 떨림 등으로 인해 완벽한 등가속도 운동이 될 수 없다. 이렇게 되면 속도가 일정비율로 증가하지 않는다. 본 실험에서 비교한 속력의 기울기와 가속도의 평균은 각각 도출하는 방법이 다르기 때문에 등가속도 상황이 아니면 각각의 방법에 따라 결과도 다르게 나온다. 따라서 실험결과에서 확인할 수 있듯이 속력의 기울기와 가속도의 평균은 서로 다르다.속력의 기울기와 가속도의 평균 중에서 어느 것이 더 정확한가?선형회귀법을 이용한 속력의 기울기가 더 정확하다. 그 이유는 가속도의 평균은 구간에서의 처음과 나중속도만 이용하기 때문에 그 구간안에서 변화하는 속도 값은 가속도 값에 반영되지 않는다. 하지만 속력의 기울기는 선형회귀법을 이용해 구간안에 있는 값들을 이용해 오차가 가장 적은 방향으로 설정하여 가속도를 구하기 때문에 속력의 기울기가 더 정밀, 그리고 더 정확한 값이라 할 수 있다.얻어진 중력가속도가 공기의 마찰에 의한 요인에 의하여 얼마만큼의 영향을 받았는가?이론상으로 중력가속도의 값은 9.80이다. 본 실험에서의 결과값에서 속력의 기울기(평균값)은 9.69이고 구간별 가속도평균은 9.70이다. 이때 이론값과 실험값의 차이가 공기의 저항(마찰)로 인해 형성된 오차라 할 수 있다.여기서 이론값과 실험값의 차이가 오로지 공기의 저항 때문에 발생한 오차라고 단정지을 수는 없다. 하지만 공기로 인해 낙하속도가 줄어들거나, 지면과 수직방향으로 낙하했으나 공기의 영향으로 흔들릴 가능성 등 공기의 저항(마찰)로 인해 형성된 오차요인이 많기 때문에 이론값과 실험값의 차이가 공기의 마찰로 인해 많은 영향을 받은 것이라 판단된다.오차를 유발하는 여러 가지 요인을 열거하고 실험을 개선시킬 수 있는 방안을 제시해 보시오.첫번째 요인은 오차를 유발하는 요인으로는 공기의 저항이 있다. 이로 인해 낙하하는 피켓 펜스의 낙하속도가 감소하게 된다. 이를 개선할 수 있는 방안으로, 진공상태에서 실험을 진행하거나 공기의 저항을 최대한 줄이기 위해 표면에 흠집이 없는 매끄러운 피켓펜스를 사용하는 방법 등이 있다.두번째 요인으로, 피켓 펜스의 불투명한 밴드의 색이 흠집 등으로 인해 옅어진 경우이다. 본 실험에서 데이터 산출 방법은 피켓 펜스의 불투명한 밴드 시작부분에서 포토게이트 빔이 차단되어 그 시간을 측정하는 것이다. 이때 밴드 시작부분(투명과 불투명한 밴드 경계)의 색이 옅어져 빔을 완전히 차단하지 못한다면 이로 인해 오차가 발생할 수 있다. 이를 개선하기 위해선 밴드 시작경계부분이 명확하게 차단될 수 있는 피켓 펜스를 사용해야 한다.세번째 요인은 피켓 펜스를 낙하할 시 미세한 손 떨림으로 인해 지면과 완전한 수직으로 낙하하지 않는다는 점이다. 피켓 펜스가 수직으로 낙하하지 않는다면 포토게이트 빔이 불투명한 밴드를 인식할 때 오차가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위해 피켓 펜스를 흔들림 없이 떨어뜨릴 수 있는 기계를 사용한다면 미세한 떨림으로 인한 오차를 줄일 수 있다.네번째 요인으로 기계의 정밀도이다. 기계의 성능에 따라 측정값의 오차가 발생할 수 있기 때문에 이를 해결하기 위해서 더 정밀하고 정확한 측정을 할 수 있는, 좋은 성능의 기계를 이용한다면 오차를 더욱 줄일 수 있을 것이다.마지막 요인은 실험한 지역의 위도와 지표면으로부터의 높이로 인해 오차가 발생할 수 있다. 중력가속도의 값은 위도와 지표면으로부터의 높이에 영향을 받기 때문에 실제 이론값인 9.80과 다르게 나온다.(서울의 위도는 북위 37° 34” 이며 실제 서울의 중력가속도는 9.799로 9.80 보다 작은 값을 나타낸다.)

자연과학| 2020.07.28| 4페이지| 1,000원| 조회(2,135)

중력가속도, 한양대학교, 물리실험, 결과레포트, 실사구시의 물리학

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[일반물리실험] 운동량 및 에너지 보존 결과레포트 평가A+최고예요

일반 물리학 및 실험1 결과Report-운동량 및 에너지 보존-실험목적탄동 진자를 이용하여 포사체의 초기속도를 구하고, 고립된 계에서 에너지와 운동량이 보존됨을 확인한다.실험결과탄동진자의 질량 (kg) : 0.17kg탄동진자의 길이 (m) : 0.345m포사체(구슬)의 질량 (kg) : 0.012kg세기각도 (deg)이론 초기속도 (m/s)rotary motion sensor측정 초기속도 (m/s)photogate오차1단3.5°1.71.731.821.835.7%3.7°1.81.853.5°1.71.812단7°3.403.53.333.296.0%7.3°3.553.217.3°3.553.333단10°4.864.834.814.781.0%9.8°4.764.7210°4.864.81포사체(구슬)의 질량 (kg) : 0.067kg세기각도 (deg)이론 초기속도 (m/s)rotary motion sensor측정 초기속도 (m/s)photogate오차1단22.5°7.898.288.18.013.3%23.7°8.308.1324.7°8.658.062단37.0°12.812.612.4212.451.2%34.7°12.112.5537.3°12.912.38포사체 발사대의 세기가 올라갈수록 포사체의 초기속도가 빨라지는 것을 알 수 있었으며, 또한 포사체의 질량이 커질수록 포사체의 초기속도가 빨라지는 것을 알 수 있었다.토의 사항본 실험에서 완전 비탄성충돌 시 사라진 운동에너지 양을 구해보고 변환된 에너지 형태를 논의해 보시오.플라스틱 구슬세기1단2단3단측정속도1.833.294.78(J)쇠구슬세기1단2단측정속도8.0112.45(J)위의 표는 측정 초기속도와 각도, 탄동진자의 길이, 포사체와 탄동진자의 무게 값들을 가지고 역학적보존법칙 식을 이용하여 산출한 값들로, 탄동진자에 박힌 포사체의 초기 운동에너지는 나중 퍼텐셜 에너지로 전부 전환한다는 역학적 보존 법칙을 따라야 하지만 여러 요인으로 인해 전부 퍼텐셜 에너지로 전환하지 않고 다른 에너지들로 전환한다는 뜻을 가진다. 전환된 에너지들을 말해보면 다음과 같다.먼저 포사체가 발사대에서 발사될 때 발사대 내부에서의 마찰력으로 인해 열이 발생했을 것이다. 또한 탄동 진자에 박히기 전에 공기 중에서 운동하였으므로 공기에 대한 마찰력으로 인해 열이 발생했을 것이다. 거기에 탄동 진자에 박히면서 탄동 진자 내부와의 마찰력으로 열이 발생했을 것이다. 이러한 요소들로 인해 운동에너지가 열에너지로 전환되었을 것이다.두번째로 소리에너지를 들 수 있다. 포사체가 탄동 진자에 박히면서 소리가 발생하였다. 이를 통해 운동에너지가 소리에너지로 전환되었음을 알 수 있다.역학적 보존 법칙은 고립계에서 성립한다. 하지만 본 실험을 진행한 실험실은 고립계 상황이 아니다. 그렇기 때문에 위와 같이 운동에너지 전부가 퍼텐셜 에너지로 전환되지 않고 다른 여러 에너지들로 전환되게 된다. 만약 실험 환경을 고립계로 설정하여 진행하게 된다면 역학적 보존 법칙은 성립하게 된다.이론치와의 오차의 원인들을 열거, 논의하시오.이론 초기속도와 측정 초기속도와의 차이, 즉 오차를 발생시키는 원인은 다음과 같다.먼저 준비하는 과정에서는 포사체 발사대의 방향이 포토게이트의 방향과 미세한 차이가 발생한다면 포사체가 포토게이트를 정확히 못 지나칠 수 있으며 그로 인해 오차가 발생할 수 있다. 또한 탄동 진자를 고정하는 나사가 처음에는 세게 조여져 있었지만 실험을 반복하는 과정에서 고정시킨 것이 약간 풀어졌음을 확인하였다. 이점으로 볼 때 측정각도에서 오차가 발생했을 것이라 판단된다. 마지막으로 발사가 되는 과정에서 발사체가 흔들리거나 움직이는 상황이 발생하여 탄환이 올바른 방향에서 미세하게 벗어난 방향으로 발사되는 경우에 오차 값이 발생할 수 있다고 보인다.이를 바탕으로 실험을 개선할 수 있는 방안들을 제시해 보시오.근본적인 개선방안은 실험을 최대한 많이 반복함을 통해 실험값들의 평균값을 찾는 것이다. 이 과정에서 실험이 진행되는 환경을 동일하게 유지하는 것이 중요하다. 탄환을 장전 할 때 정확히 고정시키는 작업을 통해 일정한 세기로 발사되게 해야 한다. 또한 진자를 고정하는 나사가 실험을 진행하면서 약해져서 풀어질 수 있기 때문에 실험을 새로 시작 할 때마다 계속해서 확인하는 절차를 거쳐야 한다. 외부의 진동이나 실험자의 미숙에 의해 발사체의 방향이 달리지는 것을 방지하게 위해 발사체를 정확히 고정시키며 완벽하게 정지된 상태에서 실험을 진행해야 한다. 그리고 발사체에서 포사체가 나가는 과정에서 공기 저항을 줄이기 위하여 진공상태에서 실험을 진행하는 방안이 있다. 이외에도 기본적인 자료인 진자의 길이, 질량 혹은 포사체의 질량을 정확하게 측정하는 것이 필요하다.PAGE * MERGEFORMAT2

자연과학| 2020.07.28| 5페이지| 1,000원| 조회(1,967)

한양대학교, 물리실험, 결과레포트, 운동량 및 에너지 보존, 실사구시 물리학

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[일반물리실험] 빛의 전파와 역제곱 법칙 결과레포트 평가A+최고예요

일반 물리학 및 실험1 결과Report-빛의 전파와 역제곱 법칙-빛의 전파와 역제곱 법칙실험목적광원에서 방출되는 빛의 세기(밝기)가 역제곱의 법칙을 따르는 것을 알아본다. 즉 측정거리에 따라 측정되는 빛의 세기가 거리의 제곱에 반비례함을 확인한다.실험이론전파되는 빛의 세기를 다발(flux, )로 표현 할 수 있다.그러면 임의의 면적(A)를 통과하는 빛의 총 양은 (다발)x(면적)의 식으로 표현 가능하다.그리고 일정한 빛의 세기는 거리가 멀수록 빛의 세기는 약해지고(멀리 퍼지므로)닿는 단면적의 면적과도 반비례 관계가 된다. 엄밀히 말하자면빛의 세기는 면적과 반비례하고 빛이 닿은 거리의 제곱에 반비례한다.---(역제곱 법칙)빛의 세기를 기술하기 위해, 광선속과 조도라는 개념을 사용해서(lx는 광선속의 단위이고, 빛 에너지의 총합은의 단위는 lm이다)광원의 광선속을P라고하고 측정되는 조도를 I라고 한다면라고 할 수있다. 따라서 빛의 세기는 거리의 제곱에 반비례한다.여기서 조도는 어떤 면에 광속이 방사(투사)되어 그 면이 밝게 비추어지는 정도 즉, 어떤 면을 투과하는 광속의 밀도 혹은, 단위면적당 들어가는 광자의 갯수로 눈으로 느끼는 정도가 아닌 입사되는 광자의 개수라고 할 수 있다.그리고 광속은 단위시간에 통과하는 광량으로 가시범위 내에서 방사속을 눈의 감도를 기준으로 하여 측정한 것.(단위시간에 복사되는 에너지의 양을 눈으로 보아 빛으로 느끼는 효과)로 정의 할 수 있다. 그리고 광도란 빛의 진행방향에 수직한 면을 통과하는 빛의 양이라고 하며, 단위면적을 통과하는 빛의 광속에 의해 광도가 결정된다. 또한 입체각이란 공간에서 O를 한 끝점으로 하는 사선 OA가 O의 둘레를 회전하여 처음의 위치로 되돌아올 때, 그려진 도형을 입체각이라 하며 O를 꼭짓점이라 한다. 입체각의 단위는 1sr (스테라디안)이라고 한다. 입체각의 크기는 O를 중심으로 하여 반지름 1인 구가 이 입체각의 변과 만나서 이루어지며, 구면 위의 도형 S의 넓이로 측정된다.실험결과시간(거리)가 늘어날수록 빛의 크기를 알려주는 그래프인데, 빛의 광원과 광학대로부터의 거리가 멀어질수록 빛의 세기가 작아지는 것을 알 수 있다. (빛의 세기가 거리의 제곱에 반비례함을 알 수 있다.) 1번 그래프보다 3번 그래프의 기울기가 더 작은 이유는 1번 불을 끄고 실험을 시행한 것으로 빛의 존재는 광원 뿐으로 광원이 멀어질수록 측정되는 빛이 작아지는 것인데, 3번 그래프를 측정할 때에는 불을 키고 측정한 것이어서 광원이 멀어지더라도 형광등의 빛과 모니터의 빛이 존재해 불을 꺼둔 상태로 실험한 1번 그래프보다 전체적으로 빛의 세기를 크게 측정한 것이다.y축 : 빛의 세기 / x축 : 1/(거리)^2로 설정하여 빛과 거리의 제곱이 반비례 함을 보인 그래프이다. 이전 그래프의 x축을 제곱하여 역수 취한 것이다.토의사항입체각(solid angle)에 대하여 알아본다. 단위는 무엇인가?평면각이 평면에서의 퍼짐 정도를 나타내는 척도의 개념이라면 입체각은 말 그대로 공간에서의 퍼짐 정도를 나타내는 척도로서의 각도이다. 이러한 공간에서의 퍼짐을 표시하는 각도의 개념은 등방위성으로 퍼지는 현상, 예를 들어 점원(point source)으로부터의 빛, 전파, 방사선이 발산될 때의 세기를 기술하는 데 아주 유용하게 쓰인다.이 그림에서 점0에 점광원이 놓여 있을 때, 비록 면‘가’와‘가`’는 서로 면적의 형상 및 크기가 다르지만 두 면 다 빛의 동일한 퍼짐 각도 이내에 있기에 이 두 면에 도달하는 빛 에너지의 합은 같게 된다. 이와 같이 이러한 의미로 정의되는 각도를 공간에서 정의하면(정성적 정의) 공간에서의 세기와 같은 문제를 쉽게 다룰 수 있다. 하지만 실제로 사용하기 위해서는 이 정성적 정의 말고 정량적 정의가 필요하다. 정성적 정의의 입체각 성격을 보면 이 각도는 거리의 제곱에 반비례하고 그 지점에서 얼마나 펼쳐져 있는가에 비례한다. 즉, 이다. 그런데 면적은 점원으로부터 면까지 그려지는 선분에 수직한 면적이어야만 위에서 말한 입체각에 요구된 특성이 만족 된다. 즉, 이다. 또한 입체각의 단위는 스테라디안(steradian, 기호 sr)으로서 1 strad = (180/π)^2 이다.빛의 세기와 관련된 다음의 개념, 즉 광선속, 조도 및 광도에 대하여 자세히 조사하고 차이점을 논의하시오.광선속은 광선 또는 전자기파 등의 빛에너지가 지나가는 경로를 선으로써 나타낸 것으로, 그 양은 빛이 도달하는 어떤 면에서의 빛의 세기와 면의 넓이의 곱과 같다. 그리고 조도는 어떤 면에 투사되는 광속을 면의 면적으로 나눈 것을 말한다. 즉 어떤 면이 받는 빛의 세기를 나타내는 값으로 단위 면적에 도달하는 광속으로 계산한다. 또한 광도는 광원으로부터 단위거리만큼 떨어진 곳에서 빛의 방향에 수직으로 놓인 단위면적을 단위시간에 통과하는 빛의 양을 말한다. 따라서 광선속은 빛이 나아가는 경로를 그린 것이고 광도는 단위거리에서의 빛의 세기를 말하는 것 이므로 조도와는 차이가 있다.(조도는 거리에 따라 값이 달라진다.)오차의 주요 요인을 분석하고 실험을 개선할 수 있는 방안을 제시해 보시오.먼저 광학대를 가지고 움직일 때 광학대가 항상 광원을 바라보지 않았다는 것이다. 많은 영향은 미치지 않지만 미세한 진동으로 인해 광학대가 조금씩 움직였고 결국 측정 오차가 발생했을 것이다. 또한 사람의 손으로 직접 역학대를 움직여야 했다. 이런 미세한 진동으로 인해 등속도 운동으로 측정해야 좋은 실험이 약간 오차가 발생했을 것이다.또한, 모션센서가 초음파로 작동하며 모션센서가 광학대와 같이 움직이기 때문에 도플러 효과가 발생한다. 광학대를 움직인 속력의 그래프를 보았을 때 그 속도가 1 m/s도 되지 않으므로 효과는 굉장히 작을 것이나, 어느 정도의 영향을 미쳤을 것이다. 프로그램에서 자동으로 도플러 효과까지 보정해주는지는 알 수 없으나, 이러한 효과를 없애기 위해서 초음파 대신에 레이저로 작동하는 센서를 사용하면 오차를 줄일 수 있을 것이다.그리고, 불이나 커튼을 닫고 실험을 하였지만 컴퓨터 화면에서 나오는 빛을 무시 할 순 없었다. 완벽히 암실에서 실험해야 하지만 커튼에서 세어나오는 빛이나 모니터 화면의 빛이 측정시 오차를 남겼을 것으로 판단된다. 마지막으로, 우리는 빛의 밝기가 일정한 LED를 사용하지 않았다. 핸드폰 손전등을 사용하였는데 이는 LED보다 밝기가 일정하지 않아 일관된 측정값이 나오지 않을 것이다. 따라서 거리의 제곱에 따른 그래프는 완벽한 직선 형태를 이루지 않을 것이다. 이러한 원인들로 이상적인 결과값이 나오지 않았다.즉, 완벽히 암실에서 이루어진 실험실에서 이루어 져야지 오차가 더욱 작아질 것이고, 핸드폰의 손전등대신 LED를 사용하여야 더욱 좋은 실험이 될 것이다. 또한, 광학대를 움직일 때 사람의 손이 아니라 정확한 기계가 측정하면 그래프가 직선에 가까워지고 더 등속도에 가까운 운동을 할 것이다. 마지막으로 모션센서를 초음파가 아니라 레이저로 작동하면 이 실험의 오차는 더욱 줄어들 것이다.

자연과학| 2020.07.28| 6페이지| 1,000원| 조회(1,073)

한양대학교, 물리실험, 결과레포트, 빛의 전파와 역제곱 법칙, 실사구시의 물리학

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[일반물리실험] 물리진자 결과레포트

일반 물리학 및 실험1 결과Report-물리진자-물리진자실험목적물리진자의 진자 운동에 의한 주기를 구해본다. 물리진자의 길이변화에 따른 주기와의 상관관계를 확인해 보고, 추의 질량변화에 따라 주기에 변화가 있는지 조사해본다. 물리진자의 진동 각도가 운동에 어떤 영향을 미치는지 실험해 보고 단조화 운동에 대해 토의해본다.실험결과금속막대 길이(m) : 0.5m 금속막대 질량(kg) : 0.07kg막대의 질량중심부터 회전축까지 거리(m)막대의 회전관성(각도(deg)주기(측정)주기(이론)오차(%)회전축의 위치에 따른 주기 측정0.222201.131.1280.180.1111.111.0971.19질량에 따른 주기 측정추의 질량(kg)추의 질량중심부터 회전축까지 거리(m)추의 회전관성 (각도(deg)주기(측정)주기(이론)오차(%)0.07720.4440.02201.281.2750.390.10250.4440.0251.291.2870.23각도 변화에 따른 주기 측정금속막대의 먼 회전축 사용추는 사용하지 않음.151.141.1281.06201.130.18401.173.7I=1/12 ML^2+Mx^2+ma^2라는 관성모멘트를 구하는 식에서도 알 수 있지만 실험 결과를 보니 회전축으로부터의 막대의 CM 거리가 멀어질수록 관성모멘트와 주기가 커지는 것을 알 수 있고, 막대에 추를 달아 질량을 크게 할수록 관성모멘트&주기가 커지는 것을 알 수 있었다. 하지만 회전중심축의 각도를 크게 하더라도 주기 이론 값은 항상 같았다. 그렇지만 이 각도가 커질수록 실험 오차율이 커지는 것을 알 수 있었다. 그 이유는 토의사항에 언급하겠다.토의 사항추의 질량이 무거울수록 물리진자를 단진자로 근사할 수 있는 이유는 무엇인가?단진자는 고정된 점과 일정한 거리를 유지하면서 중력에 의해 운동하는 진동자로, 질량을 무시할 수 있고 늘어나지 않는 줄 또는 막대를 써서 추를 매달고 자유롭게 흔들릴 수 있도록 한 것이다.물리진자는 질량중심을 통과 하지 않는 고정 축에 대해 진동 하는 진자 즉, 어떤 궤도로 축 둘레를 돌 수 있는 진자를 말한다.실제 대부분의 진자는 진자 운동을 하는 동안 약간의 회전 운동을 하기 때문에 단진자가 아닌 물리진자가 된다. 하지만 추의 질량이 무거울수록 회전 운동을 적게 하게 되고 무게중심이 아래로 이동하여 이상적인 구조를 갖추게 되면서 단진자로 근사할 수 있게 된다.각도가 클수록 오차가 큰 이유는 무엇인가?추가 받는 힘은 장력T와 중력mg의 합력인 이다. 여기서 테일러 정리에 의해 sin 를 로 근사할 수 있다. 따라서 추가 받는 힘을 다음과 같이 근사할 수 있다. (x=L)여기서 뉴턴의 운동법칙에 의해 물체에 작용하는 힘은 이며, 이를 통해 진자 운동의 주기를 계산할 수 있다.이때 위의 테일러 정리에 의해 근사한 값은 가 클수록 그 오차가 더 커진다.위의 그래프를 보면 x

자연과학| 2020.07.28| 5페이지| 1,000원| 조회(2,758)

한양대학교, 일반물리실험, 물리진자, 결과레포트, 실사구시의 물리학

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