[자연과학] 일반물리실험 - 길이의 측정 실험 보고서

길이의 측정 실험 보고서

1. 실험 Key word

버니어캘리퍼(vernier calliper)와 마이크로미터(micrometer)를 이용하여 물체의 길이, 구의 직경, 원통의 내경과 외경 그리고 얇은 판의 두께 등을 측정한다.

1) 버니어 캘리퍼 (Vernier calliper)캘리퍼란 물건의 두께, 원통의 바깥 지름, 구멍의 지름 등을 재는 기구이다. 버니어가 달린 캘리퍼를 버니어 캘리퍼라고 하는데 이것은 1631년 이것을 발명한 Pierre Vernier의 이름을 딴 것이다. 이 버니어는 ‘부척’이라고도 하는데 자의 최소 눈금을 까지 또는 그 이상의 정말도까지 읽을 수 있도록 고안된 장치이다.이 버니어는 주척의 9눈금을 10등분하여 눈금을 만든 것이며 이렇게 함으로써 버니어의 한 눈금은 주척의 눈금보다 만큼 짧게 되어있다. 따라서 주척의 첫 번째 눈금과 버니어의 첫째 눈금을 일치시키면 버니어는 주척의 눈금의 만큼 이동하게 된다. 이와 같은 원리로 버니어의 n번째 눈금의 주척 눈금과 일치하고 있으면, 주척의 눈금만큼 이동 하게 된다.일반적으로 주척의 최소 눈금 까지 읽으려면 주척의 (n-1)눈금을 n등분하여 버니어를 만들거나 또는 주척의 (n+1) 눈금을 n등분한 눈금을 사용하기도 한다.2) 마이크로미터 (Micrometer) 금속으로 만든 틀의 한쪽에 평면 금속편의 모루(anvil)가 달려있고, 반대쪽 표면에는 mm의 눈금이 그어져 있으며 안쪽이 암나사로 되어 있는 원통 소매(sleeve)가 붙어있다.이 소매에 mm또는 1mm피치(pitch)의 나사 스핀들(screw spindle)이 끼워져 있고 이것의 단면은 모루와 평행하게 되어 있다. 손잡이(thimble)의 한 왼쪽 끝의 원추면에는 원주를 50등분 또는 100등분한 눈금이 그어져 있고, 그 눈금의 영점은 모루와 스핀들의 단면이 맞닿았을 때 원통소매의 눈금의 영점과 일치하도록 되어 있다. 나사의 피치가 mm인 것은 손잡이를 두 바퀴 돌렸을 때 스핀들이 1mm 진행한다. 모루와 나사 스핀들사이에 물체를 끼워 길이를 잴 때 압력을 일정히 하기 위해서 손잡이 오른쪽 끝에 돌리개(적당한 압력을 가하도록 된)가 붙어 있다. 이 돌리개는 용수철의 작용으로 모루와 스핀들 사이의 압력이 일정한 값에 달하면 헛돌게 되어 있다.대부분의 마이크로미터 나사의 피치는 mm이고, 원통 소매의 눈금은 회전수가 아닌 mm수를 나타낸다. 50개의 눈금이 있으므로 이 눈금 하나는 회전 또는 0.01mm만큼 스핀들을 앞으로 나아가게 한다. 한 눈금의 까지 눈어림으로 읽어야 하므로 길이를 mm까지 측정하게 된다. 모루와 나사 스핀들사이에 틈이 없이 꼭 맞았을 때 마이크로미터가 영의 눈금을 가리키지 않으면 영점 오차를 가졌다고 하고, 이때의 눈금을 ‘영점 눈금’이라고 한다. 영점 눈금을 마이크로미터를 읽은 모든 눈금으로부터 대수적으로 빼야 한다. 영점 눈금은 한 번만 잰 눈금보다는 여러 번 잰 눈금들의 평균치로부터 구해내어야 한다.

2. DATA 및 결과

(1)철사(버니어캘리퍼)

측…(생략)

3.0

〓 14.9mm