실험보고서 작성법 05: 단진자 운동의 주기(2)

이 포스트는 이공학 고등학생을 위한 과학글쓰기 특강의 내용을 재편집한 것입니다. 일반고 1학년(10학년)을 대상으로 겨울학기 2시간씩 4일 동안 진행했습니다.

여기서는 실험이 끝난 후 결과보고서를 작성합니다.

실험 데이터

추의 무게(g)	실의 길이(cm)	초기 각도(도)	주기(초)
50	100	3
50	100	6
50	100	9
...

예비보고서를 작성할 때 결정한 기록표입니다. 이 기록을 원시데이터라 부르도록 하겠습니다. 실험에 참여하지 않은 독자를 가정하고 쓰는 실험보고서에서는 원시데이터를 그대로 첨부하는 것 보다는 데이터를 분류하고 보기좋게 가공해서 실험 결과에 넣는 것이 좋습니다. 여러 이유로 실험의 원시데이터가 필요하다면 기록표를 별도 항목으로 첨부하도록 합니다.

실험 결과

원시데이터를 분류하는 기준은 실험목적에 부합해야 합니다. 이 실험의 경우에는 진자를 구성하는 요소의 변화로 인해 진자 주기가 변화하는지 알아보는 것입니다. 따라서, 추 무게의 변화, 실 길이의 변화, 초기 각도(진폭)의 변화로 분류할 수 있습니다. 정리해서 3개의 표로 나타낼 수 있습니다. 반복측정을 한 경우 각 측정값을 어떻게 종합했는지도 적어야 합니다.

표 1. 진자 요소의 변화와 주기의 관계

추의 무게(g)	주기(초)		실의 길이(cm)	주기(초)		초기 각도(°)	주기(초)
50			40			4
100			60			8
150			80			12

위의 예시표가 보기에는 편하지만 몇가지 설명이 더 필요합니다. 실험 결과를 이해하는데 필요한 사항들은 가급적이면 실험 결과의 줄글에 포함하도록 합니다.

각 실험의 기본값은 추의 무게 50 g, 실의 길이 40 cm, 진자의 초기각도 8°이며, 변화하지 않는 진자의 요소들은 기본값을 따른다. 표시한 주기 측정값은 5회 반복측정 후 가장 큰 값과 가장 작은 값을 버린 후 남은 3개 값의 평균이다.

표를 읽는 방법이나, 표가 나타내는 값을 설명하는 줄글도 실험 결과에 작성합니다.

[표 1]은 추의 무게와 실의 길이, 진자의 초기 각도를 각각 바꿔가며 주기를 측정한 결과를 나타낸다.

예시와 같이 측정을 반복해서 수행한 경우에는 오차도 계산해서 표시해야 하지만 오차는 긴 설명이 필요하기 때문에 다음 기회에 다루도록 하겠습니다.

결과 분석

분석을 통해 실험 결과로부터 결론의 근거를 도출합니다. 우선 무엇을 위해 어떤 데이터를 얻었는지를 간략히 서술합니다.

우리는 진자의 주기에 영향을 미치는 요소를 알아보고자 추의 무게, 실의 길이, 초기각도를 각각 3개 단계로 바꿔가며 주기를 측정했다.

이제 각 요소가 진자의 주기와 관련이 있는지 없는지 판단하는 판단의 근거를 제시합니다.

얻어낸 실험 결과에서 어떤 요소가 증감하면 따라서 주기가 증감하는 경향성을 보이는지 확인하고자 했다.

독자들도 판단을 이해 할 수 있도록 각각의 판단을 작성합니다.

{요소}, {요소}의 증가는 주기를 변화시키지 않았으나, {요소}의 증가는 주기가 증가하는 경향성을 나타냈다.

이때, 추가 설명을 위해 각 표를 {요소}-주기 그래프로 나타내는 것도 좋은 방법입니다. 원래라면 추가로 분석과정에서 무시한 오차의 근거와 과정을 함께 적는 오차분석을 추가해야 하지만, 이 부분은 나중에 다루도록 하겠습니다.

결론

가능하면 결론만 읽어도 실험의 전체적인 내용을 파악할 수 있도록 하는 것이 좋습니다. (높으신 분들이 그렇게 하는걸 좋아하거든요) 실험 목적과 실험 방법을 간략하게 언급합니다.

우리는 진자의 주기에 영향을 미치는 요소를 알아보기 위해 요소의 물리량을 바꿔가며 주기를 측정하였다. 우리가 고려한 진자의 요소는 추의 무게, 실의 길이, 초기 각도였으며, 각각을 세 단계에 걸쳐 변화시키며 측정하였다.

분석 결과를 언급합니다.

측정 결과 {요소}와 {요소}는 주기에 영향을 주지 않음을 관찰 할 수 있었다. 반면, {요소}는 크기가 증가함에 따라 주기도 함께 증가하는 것으로 나타났다.

이제 결론을 작성합니다. 이 실험은 현상의 특성을 탐구하는 것이므로, 현상을 새롭게 정의하는 방식이 좋습니다. 여기서의 정의는 조작적 정의를 따릅니다.

따라서, 진자는 {요소}가 증가할 때 주기가 증가하는 것으로 볼 수 있다.