[물리및실험] 줄 위의 파동 실험 예비보고서

목차

1. 실험제목

2. 실험목적

3. 실험이론
3.1. 파동 도입
3.2. 정상파의 기본 성질
3.3. 파동의 속도

4. 실험 장비

5. 실험 절차 및 변인
5.1. 실험 진행 (데이터 수집)
5.2. 데이터 분석
5.3. 실험 변인

6. 생각해보기
6.1. 탄성이 있는 줄의 경우 ③ 식을 여전히 믿을 수 있는가?

본문내용

1. 실험제목
줄 위의 파동 실험

2. 실험목적
진동기를 작동시켜 팽팽한 줄에 정상파를 만든다. 사인파 발생기의 진동수와 줄의 길이, 밀도 그리고 장력(추의 질량)을 변화시키면서 그 요소들이 파동의 속도에 어떤 영향을 주는지 알아본다.

3. 실험이론

3.1. 파동 도입
파동이란 ‘공간이나 물질의 한 부분에서 발생한 진동이 주위로 퍼져 나가는 현상’을 말한다. <그림 1> 위치에 따른 파동의 그래프에서 마루는 기준 위치로부터 요소의 변위가 최고인 점, 골은 마루와 반대로 기준 위치로부터 요소의 변위가 최저인 점을 말한다. 파장은 매질의 점이 한 번 진동하는 동안 파동이 진행한 거리, 즉 한 마루에서 다음 마루까지의 거리, 진폭은 매질의 최대 변위의 크기를 말한다. <그림 2> 시간에 따른 파동의 그래프에서 주기는 한 파장을 이동하는 데 걸리는 시간, 진동수는 매질의 한 점이 1초 동안 진동하는 횟수로 주기의 역수이다.

3.2. 정상파의 기본 성질
파동에서, 줄의 양끝이 고정되어 있는 경우 정상파라는 파동이 만들어진다. 정상파는 ‘파장, 진폭, 진동수가 같은 두 파동이 서로 반대 방향으로 진행하여 중첩되었을 때 어느 방향으로도 진행하지 않는 것처럼 보이는 파동’을 말하며, 진동의 마디나 배의 위치가 공간적으로 이동하지 않는 특징을 가진다. 이때 마디는 정상파에서 진폭이 가장 작은 부분, 즉 줄의 변위가 가장 작은 부분, 마지막으로 배는 진폭이 가장 큰 부분, 즉 줄의 변위가 가장 큰 부분을 말한다. 정상파에서 줄의 양끝이 고정되어 있으므로 양끝 지점은 항상 진동하지 않는 마디를 이룬다.

< 중 략 >

이 실험에서는 규칙적인 전기 신호를 공급하여 진동기를 작동시켜서 정상파를 만든다. 대략적인 실험 장비의 구성은 <그림 4>와 같다. 우선 사인파 발생기의 출력을 조정하여 진동기의 진폭과 진동수를 바꿀 수 있으며, 추의 질량을 변화시켜서 줄의 장력을 바꿀 수 있다.

참고 자료

김창배 외 9명, (2016), 「대학물리학실험」(1판) 115~119쪽, 북스힐
김대현 외 5명 (2018), 「EBS 수능특강 과학탐구영역 물리 1」 112,115~116쪽, 한국교육방송공사
대학물리학교재편찬위원회, (2017), 「최신대학물리학Ⅰ」(5판) 405쪽, 북스힐
위키백과, (2018), 정상파, (https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A0%95%EC%83%81%ED%8C%8C)
<그림 1> 김대현 외 5명 (2018), 「EBS 수능특강 과학탐구영역 물리 1」 112쪽, 한국교육방송공사
<그림 2> 김대현 외 5명 (2018), 「EBS 수능특강 과학탐구영역 물리 1」 112쪽, 한국교육방송공사
<그림 3> 김대현 외 5명 (2018), 「EBS 수능특강 과학탐구영역 물리 1」 116쪽, 한국교육방송공사
<그림 4> 김창배 외 9명, (2016), 「대학물리학실험」(1판) 116쪽, 북스힐
<그림 5> 김창배 외 9명, (2016), 「대학물리학실험」(1판) 117쪽, 북스힐