[자연과학] 일반물리학 실험 – 진자운동

단진자의 주기와 길이, 주기와 질량, 주기와 각도와의 관계를 알아보고 중력가속도의 값을 측정한다.

2. 실험이론

그림과 같이 질량을 무시할 수 있는 길이가 l인 줄에 질량 인 추가 매달려 주기운동을 하는 것을 단진자라고 하고 이때의 운동을 단진동 운동이라고 한다. 그림을 보면 알 수 있듯이 추가 되돌아가려는 힘 는
(1)

이다. 이때 는 단진자가 Z축과 이루는 각도이다.
만일, 진폭이 작아서 이라고 한다면 라고 할 수 있으므로 식(1)은
(2)
이 된다. 이 미분방적식의 해는
(3)
이다. 여기서 는 진폭이고 이다. 이므로
(4)
가 된다. 따라서
(5)
이다. 이 식에서 와 을 알면 값을 구할 수 있다.

3. 실험기구

스탠드, Photogate Timer, Photogate 고정 클램프 2개, 단진자 고정 장치, Photoga