[A+][일반물리학실험1] 현의 운동 (현의 진동) 실험 보고서

소개

일반물리학실험(1) 보고서입니다.
보고서 점수 만점 받았습니다.
시험은 쉬운 편이라 보고서에서 성적이 결정됩니다.
분석, 토의, 결론을 자세하게 적었습니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험의 이론(원리)
3. 실험 기구 및 실험 방법
4. 결과 및 분석(분석, 토의,오차 발생 원인)
5. 결론

본문내용

1. 실험 목적
사인파 발생기(sine wave generator)와 줄 진동기(string vibrator)를 이용하여, 줄에 장력이 걸린 현에 정상파를 형성한다. 진동수, 줄의 길이, 줄의 선밀도, 장력에 따라 현에 형성되는 정상파의 진행속력의 변화를 알아본다.

2. 실험의 이론(원리)
(1) 파동의 중첩
똑같은 2개의 파동이 하나의 매질에서 전파되어 중첩될 때 같은 위상으로 중첩되면 합성파의 변위가 강하게 나타나고, 서로 180°의 위상 차이가 난 상태로 중첩되면 파동이 상쇄되어 약하게 된다. 이와 같이 똑같은 두 파동이 중첩되어 더욱 강해지거나 약해지는 현상을 파동의 간섭이라고 하는데, 그림 1에서 합성파의 변위가 커지는 간섭을 보강간섭이라 하고, 합성파의 변위가 더 작아지거나 0이 되는 간섭을 상쇄간섭이라고 한다.

(2) 정상파
파장, 주기, 진폭이 같은 두 파동이 서로 반대 방향으로 진행하여 중첩되면 보강간섭과 상쇄간섭이 일어나 합성파는 정지한 상태에서 일정한 진폭으로 진동하는 것처럼 보이게 되는데, 이러한 파동을 정상파(standing wave)라 한다. 이때, 진동을 하지 않는 곳 (상쇄간섭이 일어나는 곳)을 마디(node), 가장 큰 폭으로 진동하는 곳 보강 간섭 이 일어나는 곳)을 배(anti-node)라 한다.
당겨진 줄(현)에서 형성되는 정상파는 그림 2와 같이 다양한 고유 진동 모드를 갖는다. 줄의 양쪽 끝이 고정되어 있다면, 양쪽의 고정단은 마디가 되고, 최소 1개 이상의 배가 준에 만들어진다. 중의 길이(L)가 파장()의 1/2배와 같은 경우(). 마디와 마디 사이에 1개의 배가 있는 진동이 형성된다. 또한 줄의 길이가 파장과 같아지면 (L=), 양쪽 고정단과 가운데에 마디가 있고 2개의 배를 가지는 진동을 형성하게 된다. 이와 같이 줄은 여러 개의 배를 갖는 진동을 형성할 수 있는데, 각각의 경우 줄의 길이는 반파장의 정수배와 같다.

참고자료

· 일반물리학실험/영남대학교 일반물리학실험 교재편찬위원회 편저/북스힐