일반물리학 실험 - 길이 측정

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일반물리학 실험 - 길이 측정
일반물리학 실험 - 길이 측정

1. 실험목적
버니어캘리퍼스, 마이크로미터의 사용법을 배우고 물체의 길이, 원통의 내경(안지름)과 외경(바깥지름) 등을 측정한다. 이 결과들로 부터 면적과 부피를 계산하고, 이러한 측정과정에서 발생하는 오차가 결과에 미치는 정도를 계산한다.

2. 실험원리
길이를 정밀하게 재는 데 필요한 몇 가지 측정 도구들의 구조와 사용법에 대하여 알아본다. 그리고 측정값에 대하여 계산한다.

실험 1. 버니어캘리퍼스
버니어(아들자)가 달린 캘리퍼를 버니어캘리퍼스라고 한다. 물건의 두께, 원통의 바깥 지름, 구멍의 지름 등을 재는 기구이다. 본체에 있는 어미자의 최소 눈금의 1/10 혹은 그 이상의 정밀도까지 측정할 수 있도록 고안된 장치이다. 아들자는 어미자의 1 mm를 20등분하도록 만든 것으로, 어미자의 39 눈금을 20등분하여 아들자의 한 눈금은 어미자의 두 눈금보다 1/20(=0.05) mm만큼 짧게 되어 있다. 따라서 아들자의 첫 번째 눈금이 어미자의 두 번째 눈금과 일치하면 아들자는 어미자에 대해 0.05 mm만큼 이동하게 된다.
버니어캘리퍼스를 올바르게 사용하지 않으면 개인 오차가 발생하여 정확한 측정을 할 수 없으므로 주의해서 사용해야 한다. 버니어캘리퍼스는 주로 물체의 외경, 내경, 깊이를 측정하는 데 사용되지만 그림 2-3의 첫 번째 그림에서 보는 것처럼 아들자의 머리 부분과 어미자의 머리 부분을 이용하여 계단 형태의 물체의 높이 차이(단차)를 측정하는 데 사용되기도 한다.

실험 2. 마이크로미터
U자형 프레임의 한쪽 끝에는 고정된 앤빌(anvil)이 있고, 다른쪽 끝의 슬리브(sleeve) 안쪽은 암나사로 되었으며, 정밀도가 높은 피치의 작은 수나사인 스핀들이 그 속에 들어 있다. 스핀들의 바깥쪽에는 씌움통(Thimble)이 있으며, 이것을 회전시키면 스핀들이 축 방향으로 이동하게 되어 있다.
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