[일반물��학씄험] 1. 오차론과 길이측정

1. 실험 목적
버니어캘리퍼, 마이크로미터의 사용법을 배우고 물체의 길이, 원통의 내경(안지름)과 외경(바깥지름) 등을 측정한다. 이 결과로부터 면적과 부피를 계산하고, 이러한 측정 과정에서 발생하는 오차가 결과에 미치는 정도를 계산한다.

<중 략>

마이크로미터는 얇은 판이나 철사 등을 정밀 측정하기 위해 고안된 장치이다. 손잡이를 돌리면 축이 0.5를 전진 또는 후진하게 되는데, 손잡이에는 눈금이 50등분 되어있으므로 손잡이의 한 눈금은 0.01(=0.5/50)를 나타낸다. 따라서 손잡이 한 눈금의 1/10까지 눈어림으로 눈금을 읽으면 길이를 0.001(=1)까지 측정할 수 있다.

(3) 오차
오차란 어떤 물리량을 측정할 때 측정값과 참값의 차이를 오차라고 한다. 오차는 크게 계통오차왿� 우연오차가 있다. 계통오차에는 계기오차, 환경오차, 개인오차가 있으며, 오차의 크기왿� 부호를 추정할 수 있으므로 보정할 수 있다. 우연오차는 측정자가 주의해도 피할 수 없는 불규칙적이고 우발적인 원인에 의해 발생하는 오차를 말한다. 우연오차는 여러 번 반복 측정하여 평균값을 사용해서 작게 할 수는 있지만 보정할 수는 없다.

(4) 유효숫자
계산에 포함된 모든 숫자가 정수일 때를 제외하고는 측정한 양을 완벽하고 정확하게 얻는 것은 거의 불가능하기 때문에 측정값이나 계산값의 의미 있는 자릿수인 ‘유효숫자’로 측정값을 나타내어 오차의 범위를 정확히 표시하는 것이 중요하다.

<중 략>

앞서 실험 원리를 통해 버니어캘리퍼는 0.05까지, 마이크로미터는 0.001(=1)까지 측정할 수 있음을 알 수 있었다. 버니어캘리퍼왿� 마이크로미터 모두 정밀한 측정기구이지만 여러 요인에 의해 오차가 발생하여 측정할 때마다 값이 다르게 나옴을 알 수 있었다. 이는 버니어캘리퍼왿� 마이크로미터의 최소 눈금보다 더 작은 값은 정밀하게 측정할 수 없기 때문이다. 이러한 측정 기구의 분해능의 한계 때문에 생기는 불확도를 보정하고 오차를 줄이기 위하여 각각의 길이를 5회씩 측정하여 측정값의 평균값과 표준오차를 구하였다.