탐구보고서
[이과/공대/동아리] 과학 동아리 실험 활동 가이드(3) 보고서
안녕하세요~ 030 멘토입니다! 저번 시간에 이어 동아리에서 진행할만한 실험 보고서를 준비했습니다! 읽어보시고 많이 활용해보시길 바랍니다!1)실험 제목: 길이의 측정- 마이크로미터, 버니어 캘리퍼 2)목적: 몇 가지 정밀 측정기를 써서 물체의 길이, 원통의 내경 및 외경 등을 정밀하게 측정한다. 3)기구: 버니어 캘리퍼, 마이크로미터, 중공 원통, 카드 등 4)원리 및 이론, 실험 방법 4-1) 버니어 캘리퍼: 자의 최소 눈금을 1/10까지 또는 그 이상의 정밀도까지 읽을 수 있도록 고안된 장치이며 주척의 9눈금을 10등분하여 눈금을 만든 것으로 버니어의 한 눈금은 주척의 눈금보다 1/10만큼 짧게 되어있다. 버니어의 n번째 눈금이 주척 눈금과 일치하고 있으면, 버니어는 주척의 n/10 눈금만큼 이동하게 된다. 일반적으로 주척의 최소 눈금 1/n까지 읽으려면 주척의 (n-1) 눈금을 n등분하여 버니어를 만들거나 또는 주척의 (n+1) 눈금을 n등분한 눈금을 사용하기도 한다. 버니어캘리퍼로 물체의 외경, 내경, 깊이를 측정할 수 있다.4-2) 마이크로미터: 마이크로미터는 금속으로 만든 틀의 한쪽에 평면 금속편의 모루가 달려 있고, 반대쪽에는 그 표면에 mm의 눈금이 그어져 있으며 안쪽이 암나사로 되어 있는 원통 소매가 붙어 있다. 이 소매에 0.5mm 또는 1mm의 나사 스핀들이 끼워져 있고 손잡이에는 원주를 50등분 또는 100등분한 눈금이 그어져 있다. 마이크로미터 사용법은 외부 원통을 돌려서 측정날이 근접하도록 하고 거의 근접할 경우 ratchet stop을 가볍게 돌려 측정날이 맞물리도록 하면 딱 소리가 난다. 이 때 소리를 약 3회 정도 듣고 멈추어 영점을 읽어 기록한다. 측정날 사이에 틈이 없이 꼭 맞았을 때 마이크로미터가 영의 눈금을 가리키지 않으면 영점 오차를 가졌다고 하고, 이때의 눈금을 ‘영점 눈금’이라고 한다. 영점 눈금을 마이크로미터로 읽은 모든 눈금으로 부터 대수적으로 빼어야 한다. 영점 눈금은 한 번만 잰 눈금보다는 여러 번 잰 눈금들의 평균치로부터 구해내어야 한다. 4-3) 실험 방법 -버니어 캘리퍼 (1) 기구의 고장을 점검하고, 정확한 사용 방법을 익힌다. (2) 손걸이를 밀어 측정용 날을 일치시키고 0점을 읽는다. (3) 측정하고자 하는 물체를 측정용 날 사이에 끼우고 주척과 부척을 읽어 뮬체의 길이를 기록한다. (4) 관의 내경과 깊이를 측정하여 기록한다. (5) 5회 반복 실시하여 평균값을 구한다. -마이크로미터 (1) 기구의 고장을 점검하고, 정확한 사용 방법을 익힌다. (2) 측정용 날 A,C의 단면이 맞닿게 외부 원통을 돌린 후 측정용 날 A,C의 단면이 근접하면, 돌리개 E를 가볍게 돌려 “딱” 소리를 약 3회 정도 듣고 멈추고 영점을 읽어 기록한다. (3) 이때 부척의 0점이 주척의 기준선에 미치지 못하면 감하고, 지나치면 가하여 영점을 보정한다. (4) 측정하고자 하는 물체를 측정용 날 A, C 사이에 끼우고 돌리개 E를 가볍게 돌려 “딱” 소리를 약 3회 정도 듣고 멈춘 후 눈금을 읽어 기록한다. (5) 5회 반복 실시하여 평균값을 구한다.5)실험치 5-1) 버니어 캘리퍼 내경(mm) R1 외경(mm) R2 깊이(mm) h R- {(R2-R1)/2} R+ {(R1+R2)/2}1회 16.95 19.95 22.20 1.5 18.452회 16.60 19.15 22.4 1.275 17.863회 16.85 19.1 22.45 1.13 18.0평균 16.8 19.4 22.4 1.3 18.15-2) 마이크로미터측정 영점 측정두께(mm) 보정치1회 0.025 0.76 0.742회 0.025 1.21 1.193회 0.025 0.76 0.74평균 0.025 0.91 0.89 5-3) 6-2) 오차분석과 결론-버니어 캘리퍼로 원통의 내경, 외경, 깊이를 측정하는 과정에서 원통이 살짝 미끄러져 반듯한 상태로 측정하지 못했고, 물체를 빼내면서 제대로 고정하지 않아 틈이 벌어진 상태의 결과값을 적다보니 오차가 발생하게 되었다는 것을 알게 되었다. 이를 제어하기 위해서는 물체가 미끄러지지 않게 손으로 고정한 뒤에 측정해야하고, 제대로 고정한 후에 틈이 생기지 않게 빼내어 결과를 작성해야 한다고 생각한다.-마이크로미터로 신용카드 두께를 측정하는 과정에서 2회차 실험 때 카드의 튀어나온 숫자 부분의 두께를 측정했고, 카드가 살짝 휘어져있었다. 이에 오차가 크게 발생한 것을 알 수 있었고, 평평한 부분에 맞춰 측정해야하며 측정 물체를 선정할 때 휘어짐 정도도 고려해야 오차를 줄일 수 있다고 생각한다.
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