1. 실험 제목 : 질량과 부피 및 밀도
2. 실험 목적 : 가장 기본적인 물리량인 질량, 길이, 부피, 온도를 측정하고 물질의 밀도를 계산함으로써 저울과 각종 실험 기구의 사용법을 익히고 측정의 정확도와 유효숫자의 의미를 이해한다.
3. 원리:
(1)측정과 단위
과학은 관찰로부터 시작된 학문이다. 관찰에는 정성적인 관찬과 정량적인 관찰이 있다. 정성적인 관찰이란 어떤 사건 또는 현상에 대한 묘사라고 할 수 있고, 정량적인 관찰이란 좀 더 정밀한 관찰로서 항상 측정이 동반된다. 정량적 관찰에는 측정이 바탕이 되므로, 측정 자체를 정량적인 관찰이라고도 한다. 정량적인 관찰은 수와 단위, 두 부분으로 이루어져 있다. 이때 단위는 국제단위계 (SI단위계)를 사용한다.
[SI 단위]
기본량
기호
이름
길이
m
미터
질량
kg
킬로그램
시간
s초
온도
K
캘빈
물질의 양
mol
몰
빛의세기
cd
칸델라
(2)측정값의 평균과 불확실도
측정값의 평균과 불확실도의 이론에서는 유효숫자의 의미를 이해해야한다. 참값을 100%정확하게 찾는 것은 정의상 불가능하다. 단지 참값에 가까운 값을 찾아내는 것이다. 예를들어 탄소의 질량을 13.003 amu 와 13.00335 amu 이 두 가지의 차이는 유효숫자의 차이이다. 유효숫자에서 가장 뒷자리의 바로 앞자리 까지는 확실한 수이고 가장 뒷자리의 수는 불확실한 수이다. 그래서 유효 숫자는 측정에서의 불확실도를 자동으로 나타낸다. 특별한 표시가 없으면 유효 숫자 중에서 가장 뒤에 있는 수에서 1 안에 측정값이 있다고 가정한다.
보통 측정을 할 때는 한 번만 하는 것이 아니라 여러 번 반복한 후 그 평균값을 보고 한다.
N회 반복 측정한 평균값을 [x]라 하면 평균값은 [x]= 이렇게 구할 수 있다. 불확실도는 표준편자를 이용해서 구할 수 있다. 통계적으로 불확실도(표준 편차)는 다음과 같이 주어진다.
(식 1-1)
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2015.03.24
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