줄의 공명 교류주파수 측정 예비레포트

소개글

줄의 공명 교류주파수 측정 예비레포트

목차

1. 이 실험의 목적은 무엇인가?
2. 측정치의 계산에 이용되는 관계식들을 기본 이론에서 찾아 각각의 물리적 의미를 설명하시오.
3. 본 실험의 수행 과정을 블록 다이아그램(block diagram)으로 작성하시오.

본문내용

4-2. 줄의 공명을 이용한 교류 주파수 측정
1. 이 실험의 목적은 무엇인가?
양 끝에 고정된 줄에 생긴 정상파를 이용하여 교류의 주파수를 측정한다.
2. 측정치의 계산에 이용되는 관계식들을 기본 이론에서 찾아 각각의 물리적 의미를 설명하시오.
1) 파동의 유형
파동을 운반하는 물질의 입자의 운동이 파동 자체의 전파 방향에 대해 직각일 경우에 가로파가 있다고 하고 역학적인 파동을 운반하는 입자의 운동이 전파 방향을 따라서 왕복한다면 그 때 세로파가 있다고 할 수 있다.
순수한 세로파도 아니고, 순수한 가로파도 아닌 파가 있다. 예를 들면, 수면에서의 파동에서는 물 입자는 상하운동도 하지만 전후운동도 한다.
이러한 파의 모양은 정현 곡선이다.(그림1)
(그림1)t=0에서 줄은 y=ymsin2πx/λ라는 파형을 갖는다. 나중 시간 t에서의 정현파는 오른쪽으로 x=vt의 거리 만큼 이동했다. 줄은 y=ymsin2π(x-vt)/λ라는 파형을 갖는다.
극대의 변위 ym은 정현 곡선의 진폭이다. 가로 변위 y의 값은 x+λ, x+2λ, x+3λ,…등등에 있어서도 x에서의 값과 같다. λ라는 기호를 파장이라 하며, 파동내의 같은 위상을 가진 이웃하는 두 점 사이의 거리를 나타낸다.
시간이 경과하는 데 따라서 파동의 위상속도 v로 오른쪽으로 진행한다고 하면 시간 t에서의 파동의 식은


3. 본 실험의 수행 과정을 블록 다이아그램(block diagram)으로 작성하시오.
(1) 소노미터에 가는 철사의 한쪽 끝을 고정하고 다른 끝에는 추걸이를 단다.
↓
(2) 받침대를 가는 철사의 중간 부분에 놓고 추를 추걸이에 올려 놓는다.
↓
(3) 전자석에 전원을 연결시키고 소노미터의 중간 부근 철사에 전자석을 수직 방향으로 접근시키면, 전자석이 철사를 주기적으로 끌어당겨 진동을 일으킨다.
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(4) 받침대를 좌우로 이동시키며 기본 진동 정상파의 진폭이 가장 클 때 AB사이의 길이 l1을 측정하고 l1의 두배되는 지점 근처로 받침대를 옮겨 2배 진동 정상파가 생기는 지점 l2를 측정한다.
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(5) 과정(2)～(4)를 추의 질량 M을 바꾸어 가며 3회 반목한다.
↓
(6) 가는 철사의 선밀도를 구하기 위하여 가는 철사의 직경을 마이크로미터로 5회 측정한다. (선밀도 μ는 체적 밀도 ρ와 μ=πr2ρ의 관계를 갖는다.)

참고 자료

1. Halliday, Resnick, <<물리학 총론(제2판 1부)>>, 교학사