[일반물리학 실험] 힘의 벡터 합성 실험

일반물리학 실험 : 힘의 벡터 합성 실험보고서

 

실험제목

힘의 벡터 합성

 

실험목표

힘의 평형장치를 이용하여 몇 개의 힘이 평형이 되는 조건을 알아보고, 이를 해석법과 작도법으로 비교 분석을 통해 벡터의 합성을 이해한다.

 

실험결과

(1) 측정

추	Fa		Fb		Fc		θ(=θb-θa)
회수	Fa (g)	θa (˚)	Fb (g)	θb (˚)	Fc (g)	θc (˚)	θ (˚)
1	50	0	50	121	50	239	121
2	80	0	110	96	130	236.5	96

 

(2) 계산

실측값		계산값		계산값과의 상대오차 (%)
Fc (g)	ф (˚) =θc-180-θa	R' (g)	ф' (˚)	|1-Fc/R'| x100	|1-ф'/ф| x100
50	59	49.3	60.5	1.4	2.5
130	56.5	129.1	57.9	0.7	2.5

 

(3) 작도

실측값		작도값		작도값과의 상대오차 (%)
Fc (g)	ф (˚) =θc-180-θa	R" (g)	ф" (˚)	|1-Fc/R''| x100	|1-ф''/ф| x100
50	59	49.0	59.5	2.0	0.8
130	56.5	129.0	58	0.8	2.6

 

 

 

실험결과의 분석

실험을 한 결과 실측값과 계산값, 실측값과 작도값이 각각의 상대오차의 결과를 보아 약간의 차이를 보이는 것을 알 수 있다. 오차 요인은 여러가지 일 수 있으나 실험에서 사용한 도르래와 실이 가진 마찰력으로 인해 힘이 온전히 전달되지 않았을 것이다.

 

두 실험에서 실측값과 계산값의 각도, 그리고 두번째 실험의 실측값과 작도값의 각도의 경우 3도 이내의 오차를 보이는데, 각을 측정할 때 0.5도 단위로밖에 측정하지 못하여 생긴 결과로 보인다.

 

또한 추의 무게를 측정 시 저울의 기울기나 놓았던 위치에 따라 정확한 추의 질량이 측정되지 않을 수 있으며 힘의 평형장치의 조준 나사로 장치를 완전한 수평으로 만들기는 어렵기 때문에 이러한 요인들이 오차 요인으로 작용할 수 있을 것이다.

 

측정 결과에서 실험1과 2의 θ(=θb-θa)의 값은 실험1에서 121-0 = 121˚, 실험2에서 96-0 = 96˚로 측정되었다.
계산 결과에서 R’의 상대오차는 실험1에서 |1-50/49.3| * 100 = 약 1.4198의 결과가 나왔으며 실험2에서 |1-130/129.1| * 100 = 약 0.69713으로 계산되었다.
계산 결과에서 ф의 상대오차는 실험1에서 |1-60.5/59| * 100 = 약 2.5423의 결과가 나왔으며 실험2에서 |1-57.9/56.5| * 100 = 약 2.4778으로 계산되었다.
작도값 결과에서 작도를 그려 R’’의 상대오차를 측정한 결과 실험1에서 |1-50/49| * 100 = 약 2.0408의 결과가 나왔으며 실험2에서 |1-130/129| * 100 = 약 0.7751으로 계산되었다.

작도값 결과에서 작도를 그려 ф’’의 상대오차를 측정한 결과 실험1에서 |1-58/56.5| * 100 = 약 2.6548의 결과가 나왔다.