일반물리실험1 실험 8. 정상파 실험 결과보고서(예비포함)

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목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론

3. 실험 과정 및 결과
1) 공기의 진동(소리)
2) 고리에서의 정상파
3) 줄의 정상파 관찰하기
4) 줄의 길이와 장력에 따른 변화
5) 생각해보기

4. 결론

본문내용

1. 실험 목적
일정한 길이(크기)를 갖는 물체에서 정상파를 만들어보고 그 특징을 조사한다.

2. 실험 이론
(1) 핵심물리 13.7을 참조하여 공명 현상에 대해 설명해본다.
진동계에 외력이 작용할 때 계가 강제된다고 한다. 강제 진동을 할 때, 계가 저감쇠 진동을 하면 특정한 진동수에서 최댓값을 가진다. 감쇠력이 약할수록 자연 진동수 근처에서 공명 곡선이 뾰족해진다. 그러므로 저감쇠 진동에서 상대적으로 작은 강제력으로도 진폭을 크게 만들 수 있다. 즉, 강제 진동수가 자연 진동수와 같을 때 진폭은 갑자기 커지게 되는데 이러한 경우를 ‘공명 현상’이라고 한다.
예를 들어, 지진이 일어났을 때 이웃한 건물들은 큰 피해가 없음에도 어떤 건물은 완전히 붕괴되는 이유를 이 공명 현상으로 설명할 수 있다. 건물의 자연 진동수가 지진의 진동수를 포함하는 경우 지진에 의한 땅의 진동이 건물의 공명 진동을 유발할 수 있기 때문이다.

(2) 핵심물리 14.7 <정지파>를 참조하여 정해진 길이의 줄의 진동에 있어서 진동 모드가 어떻게 형성되며, 진동수를 결정하는 것이 무엇인지 이해하고 정리해온다.
줄의 양 끝에서 반사하여 반대 방향으로 진행하는 두 파동의 합으로 어느 쪽으로도 이동하지 않고 한 자리에서 진동하는 것을 정지파라고 한다. 정지파는 줄의 길이 내에 속박되어 본질적으로 정지해 있으며, 줄은 모든 곳에서 평형 상태의 줄에 수직 방향으로 단순 조화 운동을 한다. 따라서 반파장의 정수배가 줄의 길이 L과 같은 파동만이 생긴다.
식 을 보면 알 수 있듯이 진동수를 결정하는 것은 파장과 파동 속력이다. 하지만 줄에 생긴 파동 속력 v는 일정하므로, 에서 띄엄띄엄한 진동수만 허용된다. 즉, 일정한 줄에 생긴 파동 속력에서 진동수를 변화시키고 싶다면 파장을 바꾸어야 한다. 가장 긴 파장에 대응하는 가장 낮은 진동수를 기본 진동수라고 부른다.

참고 자료

없음