일반물리실험 A+자료 정상파실험 결과레포트

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정상파 차수
진동수(f)
파장(λ)
파동의 속력(v)
#1
24Hz
1m
24m/s
#2
48Hz
1/2m
24m/s
#3
72Hz
1/3m
24m/s
#4
96Hz
1/4m
24m/s
#5
120Hz
1/5m
24m/s
길이, L= ( 0.8m ) 장력, F=( 0.49N )
정상파 차수
진동수(f)
파장(λ)
파동의 속력(v)
#1
15Hz
8/5m
24m/s
#2
30Hz
4/5m
24m/s
#3
45Hz
8/3m
24m/s
#4
60Hz
2/5m
24m/s
#5
75Hz
8/25m
24m/s
(2) 줄의 길이와 장력의 변화는 파장과 파동의 속력에 어떤 영향을 미치는가? 이론을 통해 예측한 결과와 실험 결과를 비교해보라.
파동의 속력(v) = 파장(λ) * 진동수(f) 이다. 또한 파동의 속력은 가해지는 힘을 줄의 선밀도로 나눈 것의 제곱근이다. 여기서 알 수 있는 것은 실의 종류가 변하지 않고, 가해지는 힘(장력)이 일정하다면 파동의 속력은 일정하다는 것이다. 파장이 짧아지면 진동수가 증가하고 진동수가 감소하면 파장이 길어지는 관계인 것이다. 따라서 줄의 길이의 변화는 다른 조건이 일정하다면 파동의 속력에 전혀 영향을 미치지 못한다. 또한 장력의 변화는 위에서 말 한 것처럼 파동의 속력에 영향을 주고 장력이 커질수록 파동의 속력이 빨라지게 된다.
실제로 위의 실험의 결과값을 주목했을 때, 줄의 길이가 1m, 0.8m, 0.5m 이고 장력이 0.49N로 같은 세 경우를 비교해보면 모두 파동의 속력은 일정하였고, 줄의 길이가 둘 다 1m이지만 장력이 0.49N과 0.98N로 다른 두 경우는 장력이 0.98N일 때 파동의 속력이 더 크게 측정되었다.
4. 생각해보기
(1) 현악기에서는 줄의 고유 진동수가 음의 높낮이를 결정한다. 거문고나, 바이올린, 기타에서 음 높이를 조절하기 위해 어떻게 장력이나 줄의 길이를 바꾸는지 말해보라.
악기에 있는 줄을 손으로 누르면 줄을 누른 뒷부분은 진동을 하지 않기 때문에 파장의 길이를 악기 연주자의 마음대로 조절할 수 있다. 그러면 위에서 구한 식대로 생각해보면 주파수 역시 조절할 수 있게 되고 음의 높낮이를 조절 할 수 있게 된다. 또한 줄을 팽팽하게 조이거나 느슨하게 하여 줄의 장력을 조절해 음의 높낮이를 조절 할 수 있다.
(2) 실제 악기에서는 이번 실험처럼 모터를 특정 주파수로 구동하지 않고도 원하는 음을 발생시킨다. 어떻게 그것이 가능한가?`
위에 4-(1)에서 나온 방법으로 원하는 음을 발생시킬 수 있다. 거기에 추가로 생각을 해 본다면 줄의 두께를 바꾸어서 줄의 선밀도에 변화를 주어 파동의 속력을 변화시켜서 진동수를 변화시킬 수 있고 그에 따라 원하는 음을 발생시킬 수 있다.
Discussion.
이번 실험은 그동안 실험 중 제일 측정이 쉬웠고, 실험의 오차도 딱히 측정되지 않는 깔끔한 실험이어서 좋았다. 다만 실험 진행 중에서 장력을 0.98N으로 하였을 때 정상파차수 #4,#5는 큰 진동수로 인해 진동기가 너무 크게 흔들리고 안전을 위해서 #1,2,3을 토대로 예측값을

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일반물리실험,   일물실,   정상파,   파동