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실험결과/물리


설명

1. 길이 및 곡률반경 측정

1. 실험목적

아베의 원리를 이용하여 버니어 캘리퍼(Vernier calliper)와 마이크로미터를 이용하여 물체의 길이, 구의 직경, 원통의 내경과 외경 그리고 얇은 판의 두께 등을 측정한다.

2. 실험원리

(1) 버니어 캘리퍼(Vernier calliper)

버니어가 달린 캘리퍼를 버니어 캘리퍼라고 하는데 이 버니어는 1631년 이를 발명한 Pierre vernier의 이름을 딴 것이다. 이 버니어는 부척이라고도 하는데 자의 최소눈금을 까지 또는 그 이상의 정밀도까지 읽을 수 있도록 고안된 장치이다.
이 버니어는 주척의 9눈금을 10등분하여 눈금을 만든 것이며 이렇게 함으로써 버니어의 한 눈금을 주척의 눈금보다 1/10만큼 짧게 되어 있다. 따라서 주척의 한 첫 번째 눈금과 버니어의 첫째 눈금을 일치시키면 버니어는 주척의 눈금의 1/10만큼 이동하게 된다된다. 이와 같은 원리로 버니어의 n번째 눈금이 주척눈금과 일치하고 있으면, 주척의 눈금만큼 이동하게 된다된다.
일반적으로 주척의 최소눈금을 까지 읽으려면, 주척의 (n-1)눈금을 n등분하여 버니어를 만들거나 또는 주척의 (n+1)눈금을 n등분한 눈금을 사용하기도 한다.
[그림 1-1(a)]는 주척의 최소 9눈금을 10등분하여 만든 부척이다. [그림 1-1({b)]는 이 부척으로 물체의 길이를 측정할 경우는 ↑표가 가리킨 곳이 부척과 주척의 눈금이 일치했으므로 “3.7”이라고 읽으면 된다된다. [그림 1-1(c)]는 주척의 11눈금을 10등분한 것인데 [그림 1-1(d)]는 이것으로 측정한 것이다. 즉 “3.3”dl 됨을 알 수 있다.
그 외에 더 정밀히 읽기 위하여 주척의 19눈금을 20등분한 버니어 캘리퍼도 있는데 ([그림 1-2(a)] 참조) 이 캘리퍼로는 0.05mm까지 측정할 수 있다. 또 주척의 39눈금을 20등분한 것 ([그림 1-2(b)] 참조)은 역시 0.05mm까지 측정할 수 있다. [그림 1-2(c(]는 주척의 49눈금을 5…(생략(省略)) 0등분한 것으로 0.02mm까지 측정할 수 있다. 위의 각 경우에 대하여 실제로 측정한 값을 읽어 놓은 예를 [그림 1-3]에 그려 놓았다. 한편 버니어 캘리퍼의 용도를 살펴보면 [그림1-4]의 AB의 외경재기로 외경을 측정하고, CD의 내경재기로 내경을 그리고 E깊이로 길이를 측절할 수 있다. [그림 1-5]sms 버니어 캘리퍼의 올바른 사용법을 그림으로 보였다.

(2) 마이크로미터

[그림 1-6]과 같이 금속으로 만든 틀 F의 한쪽에 평면 금속편의 모루 A가 달려 있고, 반대쪽에는 그 표면에 mm눈금이 그어져 있으며 안쪽이 암낫가로 되어 있는 원통소매 B가 붙어있다.
이 소매에 1/2mm 또는 1mm 피치의 나사스핀들 C가 끼워져 있고 이 C의 A에 대한 단면은 A와 평행하게 되어 있다.
손잡이 D의 한 왼쪽 끝의 원추면에는 원주를 50 또는 100등분한 눈금이 그어져 있고, 그 눈금의 영점은 A와 C의 단면이 맞닿았을 때 B의 눈금의 영점과 일치하도록 되어있다. 나사의 피치가 1/2mm인 것은 D를 두 바퀴 돌렸을 때 C가 1mm 진행한다. A,C사이에 물체를 끼워 길이를 잴 때 압력을 일정히 하기 위해서 D의 오른쪽 끝에 돌리개(적당한 압력을 가하도록 된) E가 붙어있다.
이 돌리개 E는 용수철의 작용으로 A, C사이의 압력이 일정한 압력에 달하면 헛돌게 되어 있다. 대부분의 마이크로미터 나사의 피치는 1/2mm이고, B눈금은 회전수가 아닌 mm수를 나타낸다. D자에는 50개의 눈금이 있으므로 이 눈금 하나는 1/50 회전 또는 0.01mm 만큼 C를 앞으로 나아가게 한다. D자는 한 눈금의 1/10까지 눈어림으로 읽어야 하므로 길이를 mm까지 측정하게 된다된다. B자를 만드는 데는 여러 가지 방법이 쓰여 진다.
[그림 1-7(a)]에서는 1cm를 20등분한 것으로 각 눈금은 1/2mm 나타내거나, D의 1회전을 표시하고 쉽게 식별하기 위하여 [그림 1-7(b)]와 같이 1/2mm 표시를 하거나, [그림 1-7(c)]와 같이 약간

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