[자연과학] 물리학 및 실험 - 중력가속도 측정

▣ 제 목 - 중력가속도 측정 ▣ 목 적 - 마찰이 없는 에어트랙(Air Track)과 포토게이트를 이용하여 물체의 등가속도 운동을 관찰함으로써 기 초적인 가속도운동의 기본개념을 익히고, 이를 통해서 중력가속도1)를 관찰한다. ▣ 이 론 - 마찰을 무시할 수 있다고 가정할 때 만큼 지표면에 대해 기울어진 에어트랙 위에 위치하고 있는 글 라인더에 작용하는 가속도는 [g = 중력가속도] - (1)이다. 가속도가 일정하기 때문에 [: 초기속도, a : 가속도]이다. 이동한 거리를 알기 위해 식을 적분하면 - (2)가 나오게 된다. 초기속도()는 0이 되므로 결국 - (3) 가 되고 (1)번 식의 가속도를 (3)번 식의 g에 대입한 후 g(중력가속도)에 대해 정리하게 되면 라는 식이 나오게 된다. 여기서 y는 실제로 글라인더가 이동한 거리이다. 이 식으로부터 실험적으로 얻을 수 있는 중력가속도를 구할 수 있다. ▣ 실험방법 ① 에어트랙(Air Track)의 수평을 맞춘다. (에어트랙의 수평을 맞추지 않으면 큰 오차발생원인이 된다.) ② 높이 h의 받침목을 에어트랙의 한쪽 끝에 괴고, 글라이더를 높은 곳에서 낮은 곳으로 미끄러뜨려 마찰력의 존재여부를 확인한다. ③ 포토게이트 타이머를 pulse 모드로 하고, 글라이더를 높은 곳에서 낮은 곳으로 미끄러뜨려 제대로 작동하는지 확인한다. ④ 에어트랙의 높은 곳에서 글라이더를 놓아 거리 D(1m)만큼 지날 때 걸리는 시간(t)를 측정한다. (주의할 점은 글라인더를 높은쪽의 포토게이트에 닿지 아니하고 닿을듯 말듯하게 놓고 포토게이 트를 초기화 시킨 후 글라인더를 놓는다.) ⑤ 위와 같은 과정을 5회 실시 후, 평균값을 구한 후 기록한다. ⑥ 높이 h를 8cm, 10cm, 12cm로 변환하면서 그때의 시간을 각각 5회씩 측정하여 평균값을 구한다. ⑦ 이론적으로 알고 있는 중력가속도 g(9.81)와 실험을 통해 …
⑦ 이론적으로… 1