[일반물리학 실험] 줄의 진동

목차

1실험 목표

2. 실험 결과

3.결과 분석 및 토의 사항

본문내용

이번 실험의 목적은 진동하는 줄(횡파) 내에서 정상파를 관찰하고 줄의 장력, 길이, 진동주파수, 정상파 내의 마디수 등의 이론적 관계식이 실험과 일치하는가를 확인하는 것이다. 500g 무게의 추를 달았을 때와 1000g 무게의 추를 달았을 때 모두 배의 수에 따른 주파수는 거의 비례하는 일차함수의 그래프 형태를 나타내었다. 이것을 보았을 때, 우리는 n은 정상파의 배의 수와 같으며 n=1 일 때가 기본진동이고 n=2,3,... 일 때가 2배, 3배,...진동이 된다. 만약 장력과 길이가 일정할 때 주파수를 변화시키면 주파수와 배의 수는 비례 할 것이라는 이론을 실험으로서 입증할 수 있었다.
이번 줄의 진동 실험에서는 오차의 값이 0.5%미만으로 나와 큰 오차는 생기지 않았다. 그러나 이번 실험에서도 오차의 원인이 될 만한 부분이 존재한 것이 사실이다.
※오차의 원인
이번 줄의 진동 실험에서 오차가 발생할만한 가능성을 짚어본다면 ①주파수를 1Hz씩 올리며 정상파를 이룰 때에 주파수를 측정하는 과정에서 기본 진동 혹은 배의 진동을 나타내는 정상파를 사람의 시각에 의존하여 판단한다는 점이 부정확하다. 실제로 이번 줄의 진동 실험을 진행하면서 정상파를 찾을 때 0.1Hz씩 높여가면서 정상파를 찾았지만, 우리가 정상파라고 결론을 내릴 때의 주파수 근처의 주파수 역시 정상파와 거의 다를 바 없는 형태를 나타내었다. 오차를 줄이기 위해서는 주파수를 찾을 때 좀더 세밀하게, 다시 말하면 0.1Hz보다 더 작은 단위로 주파수를 찾는 것이 좋겠고, 또한 줄의 굵기가 더욱 얇다면 정상파가 맞는지 아닌지 구분하기가 훨씬 수월할 것이다. ②줄의 길이나 무게를 측정할 때 오차가 발생했을 가능성이 있다.
※ 이번 줄의 진동 실험을 하면서 줄의 진동을 위에서 보았을 때는 가만히 있는 형태, 즉 다시 말하면 상하 진동만 할 뿐 좌우 진동은 없는 형태를 나타내어야 하는데, 좌우 진동까지도 나타나 줄넘기 모양의 진동 모습을 보여 실험을 다시 시작하는 경우가 있었다. 이는 줄이 고정될 때 올바르게 고정되지 않고 비스듬하게 고정되었기 때문이다. 책상의 모서리와 평행하게 고정하고 다시 실험을 했을 때에는 다시 올바른 형태의 진동을 보여주었다.

참고 자료

Fundamental of Physics(Halliday, Resnick, Walker)