MBL 실험 중 중력가속도를 구하는 실험이 있습니다.
실험에 사용하는 센서를 세가지로
– 초음파 운동센서
– 포토게이트센서
– 가속도센서
를 사용합니다.
여기서는 가속도 센서(센서를 입증하는 실험이고, 난이도가 높음)를 제외하고 설명하겠습니다.
막대를 이용한 가속도 실험 방식을 추천합니다.
사용하는 센서는 PhotoGate입니다.
막대는 투명한 30cm자에 일정 간격(5cm)으로 검정 테이프로, 띠를(1cm)만들어 사용하시면 됩니다.
초음파 운동 센서는, 아래 이미지처럼 온도(PV=nRT)에 따라 속도 차이가 발생되고, 결과값에 오류가 추가됩니다.
또한 물체의 무게에 따라 오류가 추가되니, 무거운 것을 사용하시고, 이 낙하물이 센서에 충격을 주지 않도록 방법을 강구하여 주십시오.
(x축은 온도, y축은 속도)
Excel logger에서 Photogate를 이용하여 중력 가속도를 테스트 한 결과물
(슬릿 길이 2cm, 3cm, 5cm 실험)
[2024/09/09 추가] STEM Context로 만들면!
- 과학적 질문
모든 물체는 일정한 힘으로 지구 중심으로 당겨지고 있는데, 그 힘의 크기를 알아보자 - S 질문
1) 물체를 자유 낙하로 실험을 할 것인가?
2) 빗면을 이용하여 낙하 실험으로 할 것인가? - T 질문
변위를 감지하는 센서는 어떤 것이 있을까? - E 질문
1) 센서를 어떻게 고정할 것인가?
2) 센서가 낙하물을 감지하기 위해서는 어떤 형태이어야 하는가(모양, 크기, 변형 등)? - M 질문
센서에서 들어온 물리량을 어떻게 중력가속도로 환산할 것인가?
예상되는 중력가속도의 값을 제시하고 근거를 제시하자. - A 질문
자신이 생각한 실험 방법을 그림으로 표현하자. - 실험
(실험 자료를 저장할 것) - 결과 분석
1) 오차가 얼마나 발생했는가?
2) 오차가 발생되으면 왜 발생했는지?
또는 예상된 값에 도달할 경우, 어떻게 실험을 했는지 정리하자. - 심화 실험
1) 오차가 발생된 실험인 경우, 예상된 문제적을 어떻게 해결할까?
2) 예상된 값에 도달한 경우, 다른 실험자와 뭐가 다르지 확인하자.
새로운 방법으로 비교 실험을 하자. - 정리하기
예상된 값을 구하기 위해서 한 활동인 무엇이고, 어떤 것이 영향을 미쳤는지 서술하자.
윤영기 (YOON, Young-Ki)
newton@eqboard.com