과학실험교육에서 단순조화운동의 초기 각도 차이에 의한 오차 이해

Error analysis of initial angle for simple harmonic motion in science experiment education

본 연구에서는 물리교육 해석역학 교과목 주제단원 중 물체의 단순조화진동을 학생들이 이론 학습 후 과학 실험에서 발생할 수 있는 실험 오차에 관하여 논의하고자 한다. 물리교육은 수학과 달리 계의 운동을 관찰 및 주어진 물리현상과 상황에 따라 방정식 또는 수식의 근사, 삭제 또는 모델의 추가 등이 필요로 한다. 이론적으로 유도되어 세워진 운동방정식과 실험교육에서 발생할 수 있는 오차의 점검을 강체의 물리진자의 단순조화운동을 통해 변위, 주기 등의 물리량으로 평가하였다. 특히, 주기에 관한 실험의 결과를 제1종 완전 타원적분 함수를 사용한 계산 값과 비교하여 분석하였다.

he purpose of this study is to discuss the classical mechanics topic of simple harmonic oscillation in the context of physics education. Generally, in theoretical physics, determining an equation of motion requires the approximation, addition, or deletion of mathematical models describing a given physical phenomenon or situation. Although an equation of motion may be theoretically derived, errors inevitably occur during experimentation, such as when measuring the displacement and period of a rigid-body physical pendulum exhibiting simple harmonic motion. In addition, the experimentally derived period was compared with its theoretical value using the complete elliptic integral of the first kind.