[물리학 및 실험] 단진자 운동

소개글

6. 분석 및 토의
단진자운동을 살펴보고 분석하기 위해 각 실험에서 다른 변위를 주어 실험을 진행하였다. 첫 번째로 같은 조건 속에서 각도를 바꾸어 실험을 했는데, 결과를 살펴보면 변하는 각도에도 주기가 대체로 일정하다는 것을 알 수 있다. 다시 말해 각도가 주기에 영향을 주지 않는다는 것을 살펴볼 수 있었다. 각도가 작을수록 오차가 낮게 발생하였는데

목차

1. 실험 목적
2. 이론
3. 실험 장치 및 기구
4. 실험 방법
5. 실험결과
6. 분석 및 토의
7. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목적
단진자의 주기와 길이, 주기와 질량, 주기와 각도와의 관계를 알아보고 중력가속도의 값을 측정한다.

2. 이론
그림과 같이 질량을 무시할 수 있는 길이 인 실에 질량 인 추가 매달려 있는 형태를 단진자라고 한다. 이 때 일정한 주기 를 갖고 운동을 하는 것 단진자 운동이라고 한다. 그림을 보면 알 수 있듯이 추가 평형점으로 되돌아가려는 복원력 는
(1)
이다. 이때 는 단진자가 축과 이루는 각도이다. 만일, 진폭이 작아서 이라고 한다면 Taylor 전개에 의해 라고 할 수 있으므로 식 (1)은
(2)
이 된다. 이 미분방적식의 해 는
(3)
이다. 여기서 는 진폭이고 이다. 이므로 주기 는
(4)
가 된다. 따라서 중력가속도 는
(5)
이다. 그러므로 이 식에서 주기 와 실의 길이 을 알면 중력가속도 값을 구할 수 있다.

3. 실험 장치 및 기구
① 클램프
② Rotary Motion Sensor(RMS)
③ 실
④ 각도기
⑤ Photogate head
⑥ Photogate 고정 막대
⑦ 추 3개
⑧ 멀티클램프
⑨ 인터페이스

4. 실험 방법
* 각도 를 변화시킬 때
(1) 단진자를 길이 인 실을 이용하여 RMS 에 매단다.
(2) 단진자를 각도 만큼 벌린 후 각도계로 벌어진 각을 확인한다.
(3) 단진자를 놓는다. (이 때, 단진자는 포토게이트를 수직으로 지나가야 한다.)
(4) 단진자가 계속 진동하고 있는 상태에서 interface 를 이용하여 주기 를 측정한다.
(5) (2)에서 (4)의 과정을 5회 반복하여 주기 의 평균값을 구한다.
(6) 각도 를 변화시킨 후 (1)에서 (5)의 과정을 반복한다.

참고 자료

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