[A+] 성균관대학교 일반물리학실험 역학적 에너지 보존

목차

1. 실험결과
2. 실험결과분석
3. 분석결과고찰
4. 실험결론
5. 참고문헌

본문내용

Q. 실험결과의 오차는 어디서 비롯되었는가?

① 불규칙한 공의 모양
당일 진행한 여러가지 실험 중, 공이 갑자기 라인에서 튀어 올라 실패한 실험이 있었다. 오른쪽 그림은 그 실험의 동영상을 캡쳐한 사진이다. 아무런 외력없이 트랙을 따라 이동하던 공이었기에, 갑작스레 공의 운동이 변한 원인 무엇인지 고민해보았다. 그리고 가장 유력한 이유는 바로 불규칙한 공의 모양 때문이라고 생각하였다.
왼쪽 사진에서 볼 수 있듯이, 공의 일부가 찌그러져 있다는 사실을 알 수 있다. 공의 문제를 발견한 후, 찌그러지지 않은 새로운 공으로 실험을 진행했으나, 결코 바꾼 공도 정확한 구의 형태를 띤다고 단정지을 수 없다. 본 실험은 공이 트랙을 매끄럽게 굴러 내려가는 상황을 가정하고 있지만 실제로는 그렇지 못하다는 것이다.

② 평행하게 촬영되지 않은 막대자
본래 막대자는 카메라와 수평이 되도록 놓아야 한다. 이는 왜곡으로 인한 막대자의 불가피한 길이 변화를 막기 위함이다. 그러나 본 실험의 동영상에서는 막대자가 평소보다 많이 기울어져 있었다. 이와 같은 경우 막대자의 겉보기 길이가 실제보다 줄어들었을 것이다. 따라서 올바른 막대자 길이를 통해 결과를 분석하였을 경우 역학적에너지가 현재보다 더 크게 나왔을 가능성이 높다.

③ 공과 트랙의 충돌
공이 360도를 회전하기 직전, 트랙이 서로 겹쳐있는 지점이 존재한다. 실험을 진행할 때 공이 이 지점 사이에 박혀 여러 번 실패를 하였다. 그런데 공이 박히지 않았다고 성공적인 실험이라 말할 수는 없을 것 같다는 생각이 문뜩 들었다. 공이 박히지 않은 대신 미묘하게 트랙과 충돌을 일으킬 수 있기 때문이다. 이와 같은 경우 역학적에너지의 손실은 당연히 생길 수 밖에 없다. 만약 360도 회전 구간이 서로 겹치지 않게 만들어 졌었다면 공의 충돌에 대한 우려는 떨쳐낼 수 있었을 것이다.

참고 자료

[일반물리학실험], 성균관대학교 물리학과 물리실험위원회