일반물리학실험 | 현의 진동 - 정상파

 

 

 

TIP

 

 

현의 진동을 관찰하여 정상파를 이해하고 초기 조건 및 경계 조건의 요인에 따른 관계를 확인한다.

 

 

 

양쪽 끝이 고정된 길이 L의 줄에서 양쪽 끝으로 입사하고 반사하는 파동의 연속적인 중첩으로 줄에 정상파가 생긴다. 이 줄에는 파동에 대한 경계 조건이 존재하게 되는데 줄의 양쪽 끝은 고정되었기 때문에 양쪽 끝에서의 변위는 0이고, 정의에 따라 마디가 됨을 알 수 있다. 이런 경계 조건 때문에 줄에는 고유의 진동 모양을 갖고 있는 다수의 고유 모드가 존재할 수 있다.

 

고유 모드에서 항상 정지된 마디를 제외하면, 줄의 모든 요소들은 같은 진동수로, 하지만 서로 다른 단조화 진폭으로 진동한다. 줄에 대한 고유모드는, 양끝이 마디이고 마디와 배는 1/4 파장만큼 떨어져 있다는 필요 조건을 집어넣어 구할 수 있다.

 

 

실험 방법

1. 실험 과정

1) 적당한 길이의 줄을 잘라 길이와 질량을 측정하여 밀도를 계산한다.

 

2) Support rod와 Clamp에 달린 Pulley에 줄을 연결한다. Pulley 쪽에는 Mass hanger를 달아 일정량의 추를 올린다.

 

3) Support rod 쪽에 Mechanical Driver를 놓고 줄의 높이를 조절하여 진동하는 뿐에 줄이 물리도록 조절한다.

 

4) Mechanical driver에 Function generator를 연결한다.

 

5) 전원을 넣을 때 초기 설정 주파수에 주의하여 낮은 주파수(5～100㎐)에서 정상파가 일어나는 주파수를 찾아 기록한다. Amplitude는 적당히 조절한다.

 

6) 주파수를 증가시켜가며 나타나는 정상파를 찾아 기록한다. 이때 정상파의 모드에 주의하여 모드의 차수를 구분하여 기록한다.

 

7) Pulley 쪽 줄에 매달린 추의 질량을 바꿔가며 위 과정을 반복하여 실험한다.

 

 

 

[Engineering/물리학] - 일반물리학실험 | 현의 진동

 

 

 

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