[일반물리실험1] 8. 정상파 실험

소개글

[일반물리실험1] 8. 정상파 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 과정 및 결과
3. 고찰
4. 조별 토론

본문내용

(f)
파장(λ)
파동의 속력(v)
#1
10
0.8
8
#2
20
0.4
8
#3
30
0.267
8
#4
40
0.2
8
#5
50
0.16
8
길이, L= ( 0.8m ) 장력, F=( 1.96N )
정상파 차수
진동수(f)
파장(λ)
파동의 속력(v)
#1
15
0.8
12
#2
29
0.4
11.6
#3
44
0.267
11.7
#4
58
0.2
11.6
#5
72
0.16
11.5
(2) 줄의 길이와 장력의 변화는 파장과 파동의 속력에 어떤 영향을 미치는가? 이론을 통해 예측한 결과와 실험 결과를 비교해보라.
이론적으로 예측해보면, 에서 줄의 길이 이 커지면 파장도 함께 커진다는 것을 알 수 있다. 또한, 이므로 파장이 커지면 파동의 속력 또한 커질 것으로 예상된다. 이므로 장력이 커지면 파동의 속력 또한 함께 커진다.
실제 결과에서도 줄의 길이와 장력이 커지면 파동의 속력 또한 커진다는 것을 쉽게 확인할 수 있었다.
④ 생각해보기
(1) 현악기에서는 줄의 고유 진동수가 음의 높낮이를 결정한다. 거문고나 바이올린, 기타에서 음 높이를 조절하기 위해 어떻게 장력이나 줄의 길이를 바꾸는지 말해보라.
현악기를 연주할 때, 줄을 더욱 조이거나(장력을 키우거나) 줄을 눌러서 줄의 길이를 더욱 짧게 만들면 음이 더욱 높아진다. 반대로, 줄을 느슨하게 하거나 줄의 길이를 더욱 길게 하면 음이 더욱 낮아진다.
(2) 실제 악기에서는 이번 실험처럼 모터를 특정 주파수로 구동하지 않고도 원하는 음을 발생시킨다. 어떻게 그것이 가능한가?
현악기의 경우, 현악기에 생긴 정지파가 공기를 진동시켜서 만든 음파가 소리 상자 혹은 전자 증폭기로 증폭되어 소리를 만든다. 바이올린 계통의 현악기에서는 소리 상자 자체가 줄의 진동으로 발생된 정지파 진동을 일으켜서 개별 악기의 고유한 음색을 만든다.
관악기는 공기관에 정지파를 만든다. 소리가 빠져나오도록 한쪽 끝이 열려있고, 열린 끝에서 압력은 대기압으로 일정하므로 압력 마디가 생긴다. 따라서 한쪽 끝이 열린 관악기에서는 사분의 일 파장의 홀수배인 정지파가 형성되고, 양쪽 끝이 열린 관악기는 반파장의 정수배인 정지파가 형성된다.
3. 고찰
이번 실험에서는 일정한 길이를 갖는 물체에서 정상파를 직접 만들어봄으로써 진동수, 파장, 파동의 속력 사이의 관계에 대해서 알아볼 수 있었다. 또한, 줄의 길이와 장력이 변화가 파장과 파동의 속력에 어떤 영향을 미치는지에 대해 새롭게 알게 되었다.
이론적으로, 애서 줄의 길이가 늘어나면 파장도 함께 늘어나고, 이므로 파동의 속력도 커진다는 것을 알 수 있었다. 또한, 이므로 장력이 커지면 파동의 속력도 함께 커진다는 것도 알 수 있었다. 이론값과 실제 실험값을 비교해보면서 각 물리량 사이의 관계에 대해서 몸소 느낄 수 있었다.
주파수를 조절할 때, 주파수가 서서히 증가하는 것이 아니라 급증하였기 때문에 정상파를 찾는 것에 어려움을 느꼈지만 집중하여 실험을 진행한 끝에 이론값과 유사한 결과값을 도출해낼 수 있었다.
4. 조별 토론
실험 ②, ③에서 공식을 이용하여 파동의 속력을 도출해냈지만, 중간중간 오차가 생기기 시작했다. 토론 결과, 줄이 계속해서 진동하면서 설정해놓았던 줄의 길이가 달라진 것 같다는 결론을 내리게 되었다. 최대한 오차가 나오지 않도록 줄이 길이를 계속해서 확인해가면서 실험을 진행했지만 오차를 잡는 것은 쉽지 않았다. 재토론 결과, 진동기부터 도르래까지의 길이가 완전한 일직선을 이루지 못했던 것도 오차의 원인이 된 것이라고 마무리짓게 되었다.
조금의 오차는 생겼지만, 이전의 실험보다 비교적 이론값과 실제 결과값이 비슷해서 훨씬 더 수월하게 실험을 끝마칠 수 있었다.

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일반물리실험,   정상파