물리학실험 레포트 보고서 올립니다 단순조화운동과 강제진동 보고서 EX

물리학실험 레포트 보고서 올립니다 단순조화운동과 강제진동 보고서
 

`11/05/16`

물리실험 보고서
1-7. 단순조화운동과 강제진동

1. 실험 결과
1) 용수철 상수의 측정
먼저 질량의 변화에 따른 용수철 길이 변화를 이용하여 용수철 상수를 측정하였다.

위 그림에서와 같이 m=3.35×10-3m/g의 값을 나타냈고, 따라서 =2.84(N/m)이다. 이 실험에서 오차 원인은 용수철의 좌우 흔들림과 용수철이 많이 늘어나면서 질량과 늘어난 길이간의 관계가 일차 함수를 이루지 않게 되는 것이 있다. 하지만 Mean squared error가 6.70×10-6으로 정확도가 매우 높음을 알 수 있다. Y intercept 가 3.00×10-3인 것으로 보아 높이 측정의 오류를 가늠할 수 있으며, 이는 무시할만한 오류이다.(k를 구할 때는 기울기만이 필요하므로)

2) 단순조화진동

위 실험의 용수철로 진폭을 다르게 하여 측정한 결과 주기는 아래 표와 같이 나왔다. 이론적인 단순 조화 진동수는 로, m=50g, k=2.54N/m이므로, 이론적 T=0.8816(/s)이다.
T1
T2
T3
T4
T5
Tavg
T이론
오차(%)
#1
0.8602
0.8609
0.8807
0.8417

0.8609
0.8816
2.4887
#2
0.8397
0.8397
0.8602
0.8602

0.8500
0.8816
1.1880
#3
0.8602
0.8460
0.8397
0.8668

0.8532
0.8816
1.5720
전체
0.8561
0.8816
1.9208

위 실험에는 오차가 , ,가 나왔는데, 그 주된 이유로는 용수철의 좌우 흔들림과 용수철 상수 측정의 오류가 있다. 위 결과로 보아 각 주기들이 대체로 이론적 주기보다 작으므로 용수철 상수 측정을 약간 작게 했음을 알 수 있다.

3) 강제 진동과 공명

첫 번째 실험 결과는 진동수 1.1Hz일때로 파동의 중첩 양상을 띄는 것으로 보아 진동수가 고유 진동수에 도달하지 않았다. 두 번째 실험 결과는 1.15Hz일 때로 첫 번째보다 더 진폭과 주기가 커졌지만 이 역시 주기를 가지기 때문에 공명이라 볼 수 없다. 세 번째 실험 결과는 진동수 1.2Hz일때로 계속해서 진폭이 증가하고, 추가 스탠드에 부딫힐때까지 계속되었다. 따라서 1.2Hz에서 공명한다고 볼 수 있다. 위에서 구한 용수철 상수에 근거해 고유 진동수를 구해보면 f=1/0.8816(2번에서 공식을 이용하여 구한 고유 주기)=1.134Hz로, 실험값인 1.2Hz와 5.8%의 오차를 가진다.
이 실험결과로 미루어보아 용수철 상수 측정을 실제보다 작게 했음을 다시 한 번 확인하였다.

2. 고찰
이 실험에서는 오차 원인이 크게 없는데…(생략)
 

  
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