[일반물리실험2] 7. 수면파 실험

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[일반물리실험2] 7. 수면파 실험에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

수심이 깊으면 물과 바닥 사이의 마찰이 파동에 영향을 주는 정도가 작다. 반면에 수심이 얕으면 물과 바닥 사이의 파동에 영향을 주는 정도가 크다. 파동이 이렇게 바닥과의 마찰에 의해 영향을 받으면 파동의 에너지가 열에너지로 일부 변환되면서 운동에너지가 감소하게 된다. 따라서, 운동에너지 공식인 에 의해, 물의 질량은 일정하므로 속력은 감소하게 된다. 결과적으로 수심이 얕아지게 되면 속력이 감소한다.
하지만, 예상했던 것과 다른 결과 값이 도출되었다.
(4) 파동의 간섭에서 보강이나 상쇄가 일어나는 위치에서 물의 움직임을 관찰하라. 물의 움직임에 어떤 특징이 있는가?
서로 다른 두 개의 파동이 중첩되었을 때, 진동이 크게 일어나는 곳이 보강 간섭이고, 적게 일어나는 곳이 상쇄 간섭이다.
보강 간섭에서는 같은 진폭과 진동수를 가진 두 파동이 같은 영역을 통과할 때 두 파동의 위상이 같으면 나타난다. 이 때의 파동은 원래의 파동과 진동수와 같고 진폭이 2배이다.
상쇄 간섭에서는 같은 진폭과 진동수를 가진 두 파동이 같은 영역을 통과할 때 두 파동의 위상이 180도 어긋나 있을 때 나타난다. 이 때의 파동은 완전히 상쇄된다.
3. 위의 디퍼와 가로막이, 굴절 렌즈 등을 사용하면 수면파에 대한 다양한 실험을 할 수 있다. 실험 내용은 궁금한 점을 중심으로 각 조가 스스로 정해서 진행한다. 실험 결과를 촬영하고 분석해서 알기 쉽게 정리한다.
다양한 도구를 수조에 두고 실험을 진행해보았다. 실험을 통해, 반사된 수면파는 부딪힌 표면과 같은 형태로 퍼져나간다는 것을 알 수 있었다.
- Discussion
이번 실험을 통해서, 수면파의 보강 간섭과 상쇄 간섭에 대하여 더 자세히 알아볼 수 있었다. 실험을 통해 파동의 진동수와 파장의 길이를 측정하고 공식을 통해서 파동의 속력도 알아낼 수 있었다.
2-(3) 실험에서, 파동이 바닥과의 마찰에 의해 영향을 받으면 파동의 에너지가 열에너지로 일부 변환되면서 운동에너지가 감소하게 된다는 것을 새롭게 알게 되었다. 이러한 원리를 이용하여 운동에너지 공식인 에 의해, (물의 질량은 일정하므로) 속력은 감소하게 되고, 따라서 물의 깊이가 더 얕을수록 파동의 속력은 더욱 줄어든다는 사실을 알아낼 수 있었다. 실험 결과도 이론과 똑같이 수심이 얕았을 때의 파동의 속력이 더 느렸다.
또한 2-(3) 실험에서 진동수를 어떻게 측정해야할지 몰라 조원들과 의견을 나누었다. 토론 끝에, 아이폰의 슬로우모션을 이용하여 3초간 LED 등이 켜지는 횟수를 측정하여 진동수를 알아내기로 결정했다. 슬로우모션을 이용해도 LED 등이 켜지는 속도가 너무 빨라서 측정하기 어려웠지만, 그래도 비교적 쉽게 실험을 진행할 수 있었던 것 같다.
수면파 세트 기구를 조원 모두 처음 사용해보는 실험이었어서 설치하는 데 시간이 많이 걸렸던 것 같다. 또한, 모터의 회전속도와 LED 깜박임 주파수를 똑같이 맞추는 데도 시간이 많이 지체되었다. 다음 실험부터는 시간 조정을 잘해서 주어진 시간 안에 실험을 끝마칠 수 있도록 노력해야겠다.

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일반물리실험,   수면파