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중력가속도 레포트 – 레포트월드
[일반 물리학 실험] 중력가속도 실험 보고서 : 지구 중력에 의해 낙하하는 물체에 대해 낙하 거리와 시간을 측정하여 중력 가속도를 구한다,[일반물리] 중력가속도 …Source: www.reportworld.co.kr
Date Published: 1/29/2022
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중력가속도 레포트
이번 실험의 목적은 자유 낙하하는 물체에 관한 운동식을 기술하고, 낙하 거리와 걸린 시간을 측정하여 g(중력가속도)를 계산 하는 것이었다. 즉, 구슬의 자유낙하운동에서 …
Source: www.happyhaksul.com
Date Published: 11/16/2021
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[물리학실험 레포트 보고서] 중력가속도 측정실험 결과레포트
[물리학실험 레포트 보고서] 중력가속도 측정실험 결과레포트 , [물리학실험 레포트 보고서] 중력가속도 측정실험 결과레포트물리실험과제 , 물리학실험 레포트 중력 …Source: www.allreport.co.kr
Date Published: 5/5/2021
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중력가속도 레포트 – 자연/공학
중력가속도 측정I○실험목적마찰 없는 미끄럼판과 광 감지기를 이용하여 마찰이 없는 등가속도 운동을 실현해 봄으로써 가속도 운동의 기본개념을 익히고 중력가속도 …
Source: www.reportshop.co.kr
Date Published: 9/21/2021
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중력가속도 실험 결과레포트 A+ (기계공학) 다운 – 예스24 블로그
중력가속도 실험 결과레포트 A+ (기계공학)에 대한 내용입니다. 1. 실험값 2. 분석 2-(1) 중력 가속도 실험값 및 표준값 g〓9.8m/s^2 오차율 계산
Source: blog.yes24.com
Date Published: 10/25/2021
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[자연과학] 물리실험보고서 – 중력가속도 실험보고서물리실험결과
대학&기업 레포트 100만건 샘플 무료 공유! 레포트 때문에 밤새는 분들! 빨리 들어오세요.
Source: areport.iwinv.net
Date Published: 2/10/2021
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[물리 실험 보고서] 자유 낙하에 의한 중력 가속도 측정 실험 보고서
쇠구슬을 자유 낙하 하도록 하고, 낙하 거리와 낙하 시간을 측정하여 중력 가속도를 측정한다. 2. 실험 기구. 가. 자유 낙하 운동 실험 장치.
Source: m.blog.naver.com
Date Published: 9/27/2021
View: 2878
중력가속도 레포트 – 지식월드
중력가속도는 9.9189 0.0406 () 이었다. 그리고 실험 a와 b의 상대오차는 4.33(%) 비교적 오차가 작았다. 실제 부산지역의 중력 가속도 와는 차이가 있다.
Source: www.jisikworld.com
Date Published: 11/24/2021
View: 2802
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- Author: 멕스MechSpace
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- Date Published: 2019. 5. 27.
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레포트
[일반 물리학 실험] 중력 가속도 실험 보고서 : 지구 중력 에 의해 낙하하는 물체에 대해 낙하 거리와 시간을 측정하여 중력 가속도 를 구한다 중력 가속도 실험 보고서 1.실험목적: 지구 중력 에 의해 낙하하는 물체에 대해 낙하 거리와 시간을측정하여 중력 가속도 를 구한다. 2.실험원리 질량이 m인 물체가 지표면 근처에서 낙하할 때 물체가 받는 중력 은 F=G⦁Mm/r^2(11.1) 로 주어진다. 여기서 G는 만유인력 상수이고, M은 지구의 질량, r은 지구와 물체사이의 거리이다. 지면으로부터 물체까지의 거 품질인증프리미엄 4page
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[일반물리] 중력 가속도 측정 중력 가속도 측정 1. 실험목적 단진자의 주기 (T)와 길이(l) 사이의 관계를 조사하고 임의의 지점에서 중력 가속도 (g)를 측정한다. 2. 실험기구 ≪ 사 진 ≫ ≪ 사 진 ≫ ≪ 사 진 ≫ 초시계 미터자 낚싯줄 ≪ 사 진 ≫ ≪ 사 진 ≫ ≪ 사 진 ≫ ≪ 사 진 ≫ 중력 프리미엄 9page|
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중력 가속도 측정.pptx 중력 가속도 측정 1. 실험목적 단진자의 주기 와 길이 , 진폭 사이의 관계를 알아보고 임의의 지점에서 중력 가속도 를 측정한다. 2. 실험기구 ≪ 사 진 ≫ ① 중력 가속도 측정장치 ≪ 사 진 ≫ ②초시계 ≪ 사 진 ≫ ③미터자 ≪ 사 진 ≫ ④낚싯줄 ≪ 사 진 ≫ ⑤버니어캘리퍼스 ≪ 사 진 ≫ ⑥수 프리미엄 13page
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[자연과학] 중력 가속도 측정 중력 가속도 (자유낙하) 실험일자: 2002년 4월 8일 실험자: 7조 조현아 공동 실험자: 방지현 정송미 임미정 1) 실험 목적: 쇠구슬 낙하를 통하여 중력 가속도 를 측정할 수 있으며 무게가 중력 가속도 에 미치는 영향이 무엇인지 알아 볼 수 있다. 2. 실험 기구: 1 Lab stand( 또는 Rod stand : ME-9355) 2 Ball release Mechanism (SE-9442) 3 Receptor Pad & Timer (Me-9202C) 구매만족 6page|
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[일반물리실험] 중력 가속도 측정 결과레포트(2016, A+) 중력 가속도 측정 1. 실험 목적 자유낙하 하는 물체의 이동거리-시간을 측정하여 중력 가속도 g 를 구한다. 2. 실험 이론 공기의 저항을 제거하기 위하여 진공 중에서 자유낙하 하는 깃털과 사과는 같은 가속도 인 g로 가속 되므로 두 물체의 속도는 같은 비율로 증가한다. 즉, 가속도 의 크기는 물체의 질량, 밀도, 모양 등에 무관하다. 3. 실험값 표1. g-lad 3page|
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중력 가속도 측정 중력 가속도 물체가 중력 에 의해 지표면쪽으로 낙하 할 때의 가속도 를 중력 가속도 라 한다. 중력 가속도 는 지구타원체와 원심력 때문에 적도에서 가장 작고 극지방에서 가장 크게 나타나며 평균 9.8 m/s2 인 등 가속도 이다. 중력 에 대한 아리스토텔레스와 갈릴레이의 견해가 서로 달랐다.①아리스토텔레스의 중력 에 대한 견해 : 아리스토텔레스는 무거운 물체가 먼 3page
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[일반물리학 실험] 중력 가속도 측정 : 자유 낙하하는 물체의 운동을 이해하고, 중력 가속도 값을 측정한다 중력 가속도 측정 1.실험목적 자유 낙하하는 물체의 운동을 이해하고, 중력 가속도 값을 측정한다. 2.관련이론 ≪ 그 림 ≫ 그림과 같이 정지 상태의 질량 인 구슬을 이용하여 높이 에서 자유낙하 운동을 시킬때, 물체에 작용하는 힘 는 다음과 같이 나타낼 수 있다. F=ma F=mg (자유 낙하 운동이므로 가속도 는 중력 가속도 로 쓸 품질인증프리미엄 3page
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[ 중력 가속도 측정, 측정실험도구, 등 가속도 운동, 단진자] 중력 가속도 측정과 측정실험도구, 중력 가속도 측정과 등 가속도 운동, 중력 가속도 측정과 단진자, 중력 가속도 측정과 케타진자, 중력 가속도 측정과 에너지보존 분석 Ⅰ. 중력 가속도 측정과 측정실험도구 1. 측정실험도구 1) 89C2051 마이컴회로 89C2051은 89C51과 같은 내부 구조를 갖고 있으며 내부에 2kB의 플래시 메모리가 내장되어 있는 원칩마이크로컨트롤러이다. 외부에서 크리스털과 리셋회로만 연결해주면 된다. 측정된 시간은 시리얼 포트를 통하여 PC쪽으로 전송되는데 PC의 COM 포트와 연결하려면 전압레벨을 RS-232레벨 품질인증 9page|
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낙하운동과 중력 가속도 측정 (예비 결과) 낙하운동과 중력 가속도 측정 1. 실험목적 모션센서를 이용하여 떨어지는 여러 가지 공들의 낙하시간을 측정함으로써 중력 가속도 를 측정한다. 2. 실험원리 자유낙하 하는 물체의 가속도 를 이해하기에 앞서 뉴턴의 법칙에 대해 이해하자. 1법칙 한 물체에 외력이 작용하지 않는 한 그 물체는 정지 또는 등속도 운동과 같은 초기의 상태를 유지한다. 2법칙 구매만족 5page
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중력 가속도 실험(사전 및 결과) 12장 중력 가속도 실험 목적 지구 중력 에 의해 낙하하는 물체에 대해 낙하거리와 시간을 측정하여 중력 가속도 를 구한다. 실험원리 질량이 m인 물체가 지표면 근처에서 낙하할 때 물체가 받는 중력 은 (12.1) 로 주어진다. 여기서 G는 만유인력 상수이고, M은 지구의 질량, r은 지구와 물체 사이의 거리이다. 지면으로부터 물체까지의 거리가 지 4page
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[물리학 실험] 보다진자를 이용한 중력 가속도 측정 : Borda의 진자를 이용하여 그 지점의 중력 가속도 g를 측정한다. 보다진자를 이용한 중력 가속도 측정 ⦁실험의 목적 Borda의 진자를 이용하여 그 지점의 중력 가속도 g를 측정한다. ⦁실험의 원리 그림 1과 같이 수평 고정축 O의 둘레에 대한 강체의 중력 에 의한 회전운동의 방정식은, 공기의 저항 등을 무시하면, d²θ I ─────── = -Mgh sin θ dt² ≪ 그 림 ≫ ≪ 그 림 ≫ 여 품질인증프리미엄 4page
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[물실(물리 실험)] 01. 중력 가속도 측정 : 마찰 없는 미끄럼판과 광감지기 이용 마찰이 없는 등 가속도 운동을 실현해 봄으로써 가속도 운동의 기본개념을 익히고, 중력 가속도 를 실제로 측정해 본다. 1. 실험제목 중력 가속도 측정 2. 실험목적 1)마찰 없는 미끄럼판(air track)과 광감지기(photogate)를 이용하여 마찰이 없는 등 가속도 운동을 실현해 봄으로써 가속도 운동의 기본개념을 익히고, 중력 가속도 를 실제로 측정해 본다. 2)자유낙하 운동하는 물체의 운동을 이해하고, 중력 가속도 의 값을 측정한다. 3. 이론 1) 중력 과 무게 한 물체가 다른 물 품질인증프리미엄 6page
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[물리학실험] (계획+결과) 단진자를 이용한 중력 가속도 의 측정 단진자를 이용한 중력 가속도 의 측정 – 실험 계획 보고서 1. 실험 목표 단진자의 줄의 길이와 주기의 제곱에 대한 그래프를 이용하여 지구의 중력 가속도 g를 결정한다. 2. 실험 원리 ≪ 그 림 ≫ 단진자는 그림에 나타낸 바와 같이 질량을 무시할 수 있는 긴 줄의 끝에 매달린 점 질량(=point mass)으로 이뤄져 있다. 그림에서 단진자까지의 길이를 L, m 프리미엄 3page|
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[일반물리학 실험] 중력 가속도 실험-Air track < 중력 가속도 실험-Air track> *실험 목표 : 마찰없는 미끄럼판 (air track)을 이용한 가속도 운동을 통하여 마찰이 없는 등 가속도 운동을 실현해 봄으로써 가속도 운동의 기본개념을 익히고 중력 가속도 의 값을 측정한다. *관련이론 Air track 등 가속도 에 관한 식 v = v0 + at ……… (1) y = y0 + v0t + at2 ……… (2) v2 – v02 = 2a(y – y0) 품질인증프리미엄 4page
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[자연과학] 일반물리학 실험 – 중력 가속도 측정 1. 실험제목 중력 가속도 측정 2. 실험목적 1)마찰 없는 미끄럼판(air track)과 광감지기(photogate)를 이용하여 마찰이 없는 등 가속도 운동을 실현해 봄으로써 가속도 운동의 기본개념을 익히고, 중력 가속도 를 실제로 측정해 본다. 2)자유낙하 운동하는 물체의 운동을 이해하고, 중력 가속도 의 값을 측정한다. 3. 이론 1) 중력 과 무게 한 물체가 다른 물체를 그 물 프리미엄 6page|
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중력가속도 레포트
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[size : 35 Kbyte] 중력가속도의 측정마찰 없는 에어 트랙과 광감지기를 이용하여 마찰이 없는 등가속도 운동을 실험해 봄으로써 가속도 운동의 기본개념을 익히고, 중력가속도를 실제로 측정해 본다.
자유낙하 운동하는 물체의 운동을 이해하고, 중력가속도의 값을 측정한다.
마찰을 무시할 때, 각도 만큼 기울어진 비탈면 위에 있는 물체에 적용하는 가속도 의 크기는 이다. 여기서 은 중력가속도의 크기이다. 이 때 가속도는 시간에 따라 변하지 않으며 이 경우 경과한 시간 , 움직인 거리 , 처음 속도 사이에는 다음과 같은 식이 성립한다.
빗면 위에 물체를 가만히 놓을 때는 이므로
이 되고, 따라서 빗면 위에서 거리 를 이동하는 데 걸리는 시간 를 측정하면
위 식으로 부터 중력가속도를 측정할 수 있다.
그림과 같이 정지 상태의 질량 인 구슬을 이용하여 높이 에서 자유낙하 운동을 시킬 때, 물체에 작용하는 힘 는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
(자유 낙하 운동이므로 가속도 는 중력가속도 로 쓸 수 있다.)
1차원 운동의 경우
정지 상태이므로 초속도는 0 이다. 그러므로 높이 는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
여기서, 중력 가속도 에 관한 식으로 정리하면,
으로 나타낼 수 있고, 측정 높이와 시간을 측정하여 중력 가속도 값을 알 수 있다.
(1)번 실험
① 수평자를 이용하여 에어트랙의 수평을 맞춘다.
② 높이 h의 받침목을 에어트랙의 한쪽 끝에 괴고 글라이더를 높은 쪽에서부터 한두 차례 미끄러뜨려 보아 마찰이 없이 잘 내려가는지 확인한다.
③ 포토게이트 타이머를 pulse 모드로 하고 글라이더를 미끄러뜨려 보아 포토게이트 타이머가 주어진 방법대로 동작하는지 확인한다.
④ 높은 쪽에서 글라이더를 정지 상태에서 출발시켜 거리 를 지나는 데 걸리는 시간 를 측정한다. 이때 포토게이트는 글라이더가 출발하자마자 바로 작동할 수 있도록 …(생략)
최대한 글라이더에 가깝게 놓아야 한다.
⑤ 같은 실험을 5회 정도 반복하여 이동시간 의 평균값을 구한다.
⑥ 거리 를 50cm, 100cm의 두 가지 경우에 대해 실험한다.
⑦ 식 를 이용하여 중력가속도 를 계산하고, 이때 에 대한 오차를 설정해 본다.
⑧ 앞의 실험 과정을 받침목의 높이 를 바꾸어 반복한다.
(2)번 실험
① photogate를 낙하높이를 정한 후 스탠드에 고정시킨다.
② 낙하지점에 충격 완화용 패드를 설치하고, 그 위에 time plate 를 올려놓고 photogate timer에 잭을 연결한다.
③ photogate를 pulse mode에 맞춘다.
④ 낙하높이 h와 구슬의 질량을 측정하여 기록한다.
⑤ 구슬을 photogate 의 아크릴 홀더에 올려 놓고 자유 낙하 시킨다.
⑥ h값을 변화 시킨후 (5)의 과정을 3번 반복하여 시간 t의 평균값을 구한다.
⑦ 구슬의 질량 m 과 지름을 변화시켜 반복 실험한다.
주의사항
① 각 경우에 photogate timer의 reset 버튼을 눌러 자유낙하 운동 시작 시 초기 시간이 0임을 확인한다.
② 구슬이 자유낙하 할 때 상상 photogate의 센서 구멍을 통과하고 time plate의 중앙에 떨어지도록 한다. (초기 photogate 센싱이나 운동후 time plate에 센싱이 안될 경우 올바른 자유 낙하 시간을 적용할 수 없다.)
* Air Track 다리 사이의 길이
* Photo Gate 사이의 거리
* 받침목의 높이
100 ㎝
8 ㎝
0.08
횟수
1회
2회
3회
4회
5회
평균
시간t
1.5816
1.5929
1.5820
1.5864
1.5807
1.5847
9.955
1.5816
100 ㎝
10 ㎝
0.1
횟수
1회
2회
3회
4회
5회
평균
시간t
1.4415
1.4256
1.4203
1.4147
1.4098
1.4223
9.887
0.8878
100 ㎝
12 ㎝
0.12
횟수
1회
2회
3회
4회
5회
평균
시간t
1.2853
1.2754
1.2713
1.2756
1.2764
1.2768
10.223
4.316
* 구슬의 질량
* 구슬의 반지름
100 ㎝
구슬종류
(g)
(㎜)
평균값
중력가속도
1회
2회
3회
쇠공
60
12.7
0.4522
0.4521
0.4521
0.4521
9.785
골프공
46
21.352
0.4537
0.4527
0.4528
0.4531
9.742
플라스틱공
12
12.72
0.4527
0.4536
0.4535
0.4533
9.733
우리가 한 실험Ⅰ은 위에서 설명한 실험 이론과 성립하지 않았다. 경사가 어떻든 의 값은 일정해야 하지만 실제로 측정된 결과는 이론과는 좀 달랐다.
위 그래프에서 보듯이 결과들이 이론적인 보다 약간 크게 측정되었다. 우리의 실험이론을 살펴보았을 때 경사에 상관없이 g의 값이 일정해야한다는 것을 알 수 있는데 우리조의 실험에서는 경사가 변함에 따라 g값도 변한 것을 관찰 할 수 있다. 하지만 경사가 커질수록 g값이 커진다던가 하는 경향성을 찾을 수 없으므로 실험의 오차원인을 고려해 보았을 때 우리조의 실험은 성공한 것이라는 결론을 내릴 수 있다. 따라서 경사가 값에 영향을 주지 못하는 것으로 결론지을 수 있는 것이다. 그렇다면 실험을 정확하게 하지 못했던 오차의 원인은 무엇일까? 우리는 글라이더와 에어트랙 사이의 마찰을 공기 분출로 최소화 시켰지만, 그 마찰을 0으로 만들 수는 없었다. 따라서 글라이더가 에어트랙을 따라 내려가면서 미미한 마찰로 인해 오차가 생겼던 것이다. 또한 글라이더를 놓을 때 가해지는 힘 또한 최소화 할 수는 있지만 그 힘 역시 사람이 직접 하는 이상 0으로 만들 수 없었다. 따라서 실험이론의 전제인 초속도를 0으로 만들 수 없었다. 포토게이트 사이의 거리도 포토게이트의 시작점에 글라이더를 정확히 맞출 수 없어 약간의 오차가 생기게 된다.
Ⅱ번 실험에서는 질량과 반지름에 따라 값의 변화를 살펴보았다. 이론에 의하면 에서 볼 수 있듯이, 중력가속도 는 질량에 영향을 받지 않는다. 따라서 위 실험에서 사용한 세 개의 공의 중력가속도와 걸린 시간은 모두 같아야 한다. 일단 우리조의 실험 결과를 살펴보면 다음과 같다.
질량이 중력가속도에 영향을 받지 않는다는 사실을 증명하기 위해 반지름이 서로 비슷한 쇠공과 플라스틱공을 비교해보자. 반지름이 비슷하므로 질량만 가지고 값을 비교해보면 쇠공의 질량은 60g이고 플라스틱공의 질량은 12g으로 질량으로는 5배의 차이가 존재한다. 하지만 값은 각각 9.785와 9.723였다. 따라서 질량은 실험에서 큰 변수가 되지 못한다고 결론지을 수 있었다. 또한 이 결과를 이용해서 질량에 의한 의 변화가 없다고 할 때 반지름에 따라서 의 값을 비교해보면 골프공의 반지름은 쇠공과 플라스틱공의 반지름의 약 2배정도로 크다. 하지만 값은 9.742로 쇠공의 값과 플라스틱공의 값의 사이에 존재한다. 따라서 반지름 역시 변수로 볼 수 없음을 알 수 있었다. 실험 중 발생한 오차로 인해 g값이 조금씩 달랐지만 이것을 질량이나 반지름의 영향으로 보기엔 부족하다. 이 오차는 물체의 성질차이로 인한 것이나 끌림항력에 의한 것일 것이다. 공기중에서 실험한다고 했을 때 공기밀도가 균일하다고 하면 끌림항력이라고 하는 저항력이 작용한다. 이는 물체의 속도를 라고 하고 물체의 단면적을
공기의 밀도를 그리고 끌림상수를 라 할 때 이라고 한다. 힘이 작용하면 가속도가 발생하고 이는 속도를 억제하는 방향이므로 물체의 속도는 진행방향으로 진행함에 따라 감소함을 어느 정도 설명할 수 있는 것이다. 또한 면적이나 부피가 클수록 공기 저항이 커지는 데 위의 실험에서는 그 사실이 충분히 나타나지 않았기 때문이기도 하다.
『일반물리학』- 이영재 외 9인 (형설출판사/2002)
『일반물리학실험』- 최석호 외 7인 (형설출판사/2003)
『대학물리학 Serway`s Principles Of Physics (상)』 – JEWETT&SERWAY『경희대 응용물리학과 일반물리실험 매뉴얼』
[물리 실험 보고서] 자유 낙하에 의한 중력 가속도 측정 실험 보고서
자유 낙하에 의한 중력 가속도 측정 실험 보고서
1. 실험 목적
쇠구슬을 자유 낙하 하도록 하고, 낙하 거리와 낙하 시간을 측정하여 중력 가속도를 측정한다.
2. 실험 기구
가. 자유 낙하 운동 실험 장치
나. 쇠구슬
3. 원리 및 이론
가. 용어 정리 & 이론
1) 중력 가속도
가) 물리학에서 중력에 의해 운동하는 물체가 지닌 가속도
나) 물체의 질량에 관계 없이 일정함
다) 지구의 반지름이 일정하지 않기 때문에 정확한 값은 위치마다 다르나, 지오이드(해발고도를 측정하는 데 기준이 되는 가상면)를 기준으로 한 표준값은 9.80665m/s²이다.
마) (G = 중력 상수, r = 지구 중심 ~ 물체 거리, M = 지구의 질량)
2) 자유 낙하
어떠한 물체가 처음 속도가 0인 상태에서 만유인력과 같은 단일한 힘을 받아 일정한 가속도로 운동하는 상태
나. 개요
가 – 1) – 마)의 식은 질량이 m인 물체가 지표면 근처에서 낙하할 때 물체가 받는 중력을 나타낸 것이다.
, 이며 지표면에서 물체까지의 거리가 지구의 반지름 R(=6370km)에 비해 매우 작은 경우 근사적으로 r=R로 쓸 수 있다. 위의 식에서 m을 소거하면
의 값을 가지고 이를 중력 가속도라 한다. 이는 물체와 상관없이 일정한 상수값이다. 하지만 이 값은 지구의 질량 분포 불균형과 지구의 자전, 반지름 차이 때문에 위치나 시간에 따라 변화한다.
표 1. 위도 45도에서 고도에 따른 중력 가속도의 변화
고도(km) 0.0 1 4 8 16 100 500 1000(인공위성) 380000(달) 9.806 9.803 9.794 9.782 9.757 9.60 8.53 7.41 0.00271
표 2. 위도에 따른 중력 가속도의 이론값(지구는 가로 지름이 더 길어 위도가 낮을수록 g가 작은 값을 가짐)
위도(°) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 9.78049 9.78204 9.78652 9.79338 9.80181 9.81079 9.81924 9.82614 9.83065 9.83221
이러한 정도의 차이를 보인다.
물체가 자유 낙하하는 것은 가속도가 g인 등가속도 운동이라고 할 수 있고, 운동 방정식은 로 주어진다. 등가속도 운동식 에서 이므로 가 된다. 즉 낙하거리 h와 시간 t를 측정하면 중력 가속도를 정할 수 있다.
4. 실험 방법
가. 그림 자료 (자유 낙하 운동 실험 장치)
나. 과정
1) 그림과 같이 자유 낙하 운동 실험 장치 준비, 전원 연결 후 실험 장치 하단 뒤의 빨간 버튼을 눌러 전면의 시간 표시 창(a)에 0이 표시되는지 확인
2) (b)와 같이 홀딩 장치의 노란 눈금선이 낙하 높이를 표시하므로 홀딩 장치를 이동하며 낙하 높이를 조절한다.
3) READY 버튼을 누르고 쇠구슬을 홀딩 장치에 부착한다.
※ 전자석을 원리로 작동하며 DROP 버튼을 누르거나 10초가 지나면 꺼진다.
4) DROP 버튼을 눌러 쇠구슬을 자유 낙하시키고 시간을 기록한다.
※ DROP 버튼을 누르면 전자석의 전원 차단과 동시에 포토게이트가 작동, 바닥의 충격 센서에 쇠구슬이 닿는 순간 작동이 멈추고 낙하 시간이 표시창에 표시됨(a)
5) 낙하 운동 시간 t를 5회 반복 측정하고 높이를 두번 더 변화시켜 반복한다.
5. 실험 결과
가. 실험값
측정 높이 h (m) 낙하 시간 t (s) 1회 2회 3회 4회 5회 평균 1 h₁= 0.80 0.406 0.407 0.405 0.405 0.404 t₁= 0.4054 2 h₂= 1.00 0.454 0.451 0.452 0.452 0.453 t₂= 0.4524 3 h₃= 1.20 0.496 0.495 0.495 0.494 0.495 t₃= 0.495
나. 그래프
측정 높이 h (m) 낙하 시간 t (s) 가로축 t² (s²) 세로축 2h (m) 1 h₁= 0.80 t₁= 0.4054 0.164 1.60 2 h₂= 1.00 t₂= 0.4524 0.205 2.00 3 h₃= 1.20 t₃= 0.495 0.245 2.40
기울기 g = 9.876m/s²
x 절편 = 0.00216s²
y 절편 = -.0213m
다. 오차 계산
중력 가속도 g 표준값 g (m/s²) 실험값 g (m/s²) 오차 (%) 9.81 9.876 0.673%
6. 결과 및 토의
가. 대표값 계산과정 (기호별 값은 실험 과정 참고)
1) 실험값 (#1)
높이 h = 0.80m
낙하시간 t = 1회 : 0.406s / 2회 : 0.407s / 3회 : 0.405s / 4회 : 0.405s / 5회 : 0.404s
평균 t₁=
그래프
· 가로축 t² ≒ 0.164s²
· 세로축 2h = 1.60m
선형 회귀 분석을 통한 최종 실험값 = 9.876
2) 오차 계산
(9.876 – 9.81) ÷ 9.81 × 100 = 0.673%
나. 의미
이 실험은 자유 낙하를 통해 중력 가속도를 직접 측정해보는 실험이다.
다. 오차 분석
오차율은 약 0.673%로 적었다. 하지만 서울의 위도는 북위 37˚ 34″로, 조사한 자료인 3 – 나 – 표 2에 따르면 서울의 중력 가속도는 9.81보다 더 작을 것이므로 실제 오차는 더 클 것이다.(실제 서울의 중력 가속도는 9.799로 이 값을 기준으로 오차를 계산하면 0.786%가 나온다.)
일단 제일 먼저 생각해볼 만한 것은 실험 과정에서 발생할 수 있는 계측 오차이다. 시간 측정에서 오차가 있었을 수도 있고, 공의 지름을 재거나 자의 눈금을 읽는 과정이 눈대중으로 이루어져 오차의 원인이 되었을 것이다.
또한 공기의 저항도 무시할 수 없다. 처음엔, 공기 저항은 공의 떨어지는 속도를 늦추어 실험값이 더 작게 나오게 하는 오차 원인임에도 불구하고 실험값이 표준값보다 크게 나온 것으로 보아 계측 오차가 크게 작용한 것으로 분석했지만, 선형 회귀 분석 전 각각의 2h/t² 값은 모두 표준값보다 작은 값이 도출되었다. 큰 원인 중 하나라고 생각한다.
라. 오차 해결 방안
1) 눈금을 최대한 정확히 읽는다.
2) 공기 저항을 없애기 위해 진공 상태에서 실험한다.
3) 진공 상태를 만들 수 없다면 구슬 크기를 최대한 줄이고 공기의 흐름을 최소화한다.
7. 참고 및 출처
가. 위키피디아
나. 지오위키
다. 네이버 사전
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