[물리학실험 레포트 보고서] 줄의 공명을 이용한 교류 주파수 측정 - 예비

실험 예비 보고서
4-2. 줄의 공명을 이용한 교류 주파수 측정

1. 이 실험의 목적은 무엇인가

양 끝에 고정된 줄에 생긴 정상파를 이용하여 교류의 주파수를 측정한다.

2. 측정치의 계산에 이용되는 관계식들을 기본 이론에서 찾아 각각의 물리적 의미를 설명하시오.

1) 파동의 유형

파동을 운반하는 물질의 입자의 운동이 파동 자체의 전파 방향에 대해 직각일 경우에 가로파가 있다고 하고 역학적인 파동을 운반하는 입자의 운동이 전파 방향을 따라서 왕복한다면 그 때 세로파가 있다고 할 수 있다.
순수한 세로파도 아니고, 순수한 가로파도 아닌 파가 있다. 예를 들면, 수면에서의 파동에서는 물 입자는 상하운동도 하지만 전후운동도 한다.
이러한 파의 모양은 정현 곡선이다.(그림1)
(그림1)t=0에서 줄은 y=ymsin2πx/λ라는 파형을 갖는다. 나중 시간 t에서의 정현파는 오른쪽으로 x=vt의 거리 만큼 이동했다. 줄은 y=ymsin2π(x-vt)/λ라는 파형을 갖는다.
극대의 변위 ym은 정현 곡선의 진폭이다. 가로 변위 y의 값은 x+λ, x+2λ, x+3λ,등등에 있어서도 x에서의 값과 같다. λ라는 기호를 파장이라 하며, 파동내의 같은 위상을 가진 이웃하는 두 점 사이의 거리를 나타낸다.
시간이 경과하는 데 따라서 파동의 위상속도 v로 오른쪽으로 진행한다고 하면 시간 t에서의 파동의 식은

가 된다.

주기, T란 파동이 1파장,λ의 거리를 진행하는데 소요되는 시간을 말한다. 즉,
인 것이다. 이 관계를 파동의 방정식에 대입하면
를 얻게 된다.
식3에서 임의의 주어진 시간에 y가 x에서 가졌던 동일한 값을 x+λ, x+2λ, x+3λ등에서도 갖는다는 것이 분명하다…
2) 정상파
3) 공명

(1) 소노미터에 가는 철사의 한쪽 끝을 고정하고 다른 끝에는 추걸이를 단다.

(2) 받침대를 가는 철사의 중간 부분에 놓고 추를 추걸이에 올려 놓는다.

(3) 전자석에 전원을 연결시