물리학 실험에 오신 것을 환영합니다! 이 문서는 여러분들의 물리학지식들을 이해하는 것을 돕기 위한 문서입니다. 직접 실험을 할 수는 없지만 이렇게라도 간접적으로 물리학 지식들을 이해하실수 있다면 좋겠습니다. 만약 여러분들이 학생이고 과학실험동아리에 가입되어있다면 이 실험들을 참조하셔도 좋습니다. 준비되셨나요?
실험 목적[편집 | 원본 편집]
본격적으로 시작하기에 앞서 물리학 실험을 하는 이유를 알아봅시다. 물리학 실험의 목적을 살펴보면 다음 세 가지로 요약됩니다.
- 실험을 통해서 물리학의 강의에서 배운 기본 원리와 법칙을 체득하고, 나아가 물리적 자연관을 갖게 한다.
- 기초 실험에 익숙하도록 할 뿐만이 아니라, 고급 실험에 대한 자신감을 배양하여 물리학에 대한 계속적인 연구 의식을 고취한다.
- 물리 실험 보고서의 작성법을 학습하며, 나아가서는 자연 현상을 기술하고 표현하는 논문 작성법도 익힌다.
물론 이것들을 완벽히 아셔야 하시는 분들은 물리학에 제대로 혹은 어느 정도 발을 딛으실 분들이겠죠. 여러분들을 위하여 간략히 요약하였습니다.
실험을 통해서 여러 경로를 통해 얻은 물리학의 기본 원리와 법칙을 체득하고 이해한다.
끝입니다. 사실 여러분들 모두가 물리학에 푹 빠지실 것은 아니잖아요?
그다음으로 아셔야 할 것들은 SI 단위들입니다. 자세한 사항은 문서를 참조하세요.
오차[편집 | 원본 편집]
오차의 정의[편집 | 원본 편집]
이번엔 오차에 대해서 알아보죠. 오차의 정의는 다음과 같습니다.
참값이 t인 양을 측정하여 xi라는 측정치를 얻었다면, 이 두 값의 차 ei를 측정오차라고 한다.
[math]\displaystyle{ {e}_{i} = {x}_{i} - t }[/math]
이 값은 + 또는 -가 될수 있으므로 절대값 ei를 잡아서 오차의 크기를 표시합니다. 그리고 절댓값 ei를 t로 나눈 것을 상대오차 라고 하는데 이것은 대개 다음과 같이 백분율로 표시합니다.
[math]\displaystyle{ {e}_{i} = \frac{\left|{x}_{i} - t \right|}{t} \times 100 }[/math](%)
오차의 분류[편집 | 원본 편집]
측정 오차는 발생 원인을 기준으로 다음과 같이 분류됩니다.
계기오차는 측정 장비가 가지는 오차입니다. 여러분의 자에 있는 1cm는 정말 1cm일까요? 그렇지 않습니다. 10cm씩 연결해서 몇 번 줄을 긋고 다른 자도 그렇게 해서 비교하면 두줄의 길이는 일치하지 않을 겁니다. 이것이 계기오차의 한 예이죠.
환경오차는 환경에 의한 오차입니다. 가장 쉽게 생각할 수 있는 게 온도와 습도입니다. 금속의 온도에 따른 길이 변화 측정 실험에서 실험 장소의 온도에 따라 실험에서 오차가 발생할 수 있죠.
이론오차는 이론의 차이에 따른 오차입니다. 이론의 수식들은 간략화 시킨 식들로써 실제로 적용하면 오차가 발생하게 되죠.
개인오차는 여러분들의 습관에 의한 오차입니다. 온도계를 볼 때나 메스 실린더의 눈금을 볼 때 자신도 모르는세 이상하게 볼수 있죠.
과실오차는 실수에 의한 오차입니다. 여러분들이 실험 중 실수를 하여 발생하는 오차죠.
우연오차는 위의 다양한 오차들이 모여 더큰 오차를 만들어 낼 때 생깁니다.
이 정도면 실험을 하기 전의 준비는 어느 정도 충분한 것 같습니다. 어차피 우리는 간접적으로 실험을 하는 것일뿐이니까요. 자, 그럼 이제 실험을 해볼까요?