#정상파 - 해당되는 글 8건

2017학년도에 학생들과 실험했던 내용인데, 정리해서 올립니다.

본 실험은 참사이언스의 미니기주공명 실험장치 참키트 10인용을 변형시킨 것입니다.

키트는 진동수가 고정되어 있어서 버저를 빼버리고, 음원으로 스마트폰을 이용해서, 진폭 및 진동수, 파형을 변화시킬 수 있도록 했습니다. 오차가 거의 발생하지 않는 실험입니다. 교과서나 대학교재에 나오는 물통을 이용한 엄청나게 불편한 실험보다 간단하며, 쉽게 측정할 수 있습니다.

실험방법은 첨부된 한글파일을 참조하세요. 

반파장마다 정상파가 형성되므로, 관의 길이가 결정되면 음원의 진동수 영역이 결정됩니다.


기주공명 실험장치 제작

1. 그림과 같이 세 개의 관과 고무마개 2개를 준비한다.

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2. 작은 관을 사진과 같이 처리한다.

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3. 작은 관의 검은색 고무판 쪽에 글루를 녹여 입힌 후 중간관 끝단에 집어 넣어 붙인다.
녹은 글루에 손이 데이지 않도록 주의한다.

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4. 주황색 마개를 글루건으로 처리한 후 중간관 끝단에 붙인다

사진의 주황색 마개는 학교의 3D프린터를 이용해 출력해서 만든 것인데, 간단히 하시려면 우드락 잘라서 붙이시면 됩니다. 

어차피 한쪽관을 막는 용도로만 활용되기 때문에 주변의 적당한 사물을 활용하세요.

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5. 굵은 관에 투명자를 붙인다.( 3, 90cm)

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6. 네임펜으로 10cm, 20cm, 30cm 등을 표시한다.

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7. 빨간색 고무마개를 송곳으로 뚫어 실을 집어 넣어 줄을 만든다.

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줄 또는 빨간 관 끝부분을 잡아당기거나 밀어서 주황색마개가 부드럽게 움직이는지 확인한다.


개인 활동지.hwp

실험방법.hwp

기주공명실험장치 만들기.hwp


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      물리/파동광학  |  2018.06.29 11:30




정상파가 만들어지는 원리를 설명할 때 판서하기 귀찮아서 만들었습니다.

아래 링크를 클릭하셔서 그래프 재생시켜가면서 설명하시면 됩니다. 



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      물리/파동광학  |  2017.09.05 15:00




열린 관에서 정상파를 발생시켰을 때 공기의 움직임은 왜 열린 끝에서 배가 되는 것일까?

(압력의 세기는 끝에서 마디가 된다.)

닫힌 끝은 마디가 되니까 열린 끝은 배가 되어야 한다는 설명은 충분한 것일까?

배가 생길 수 밖에 없다는 것을 증명할 수 있을까?

사실 배의 정확한 위치는 관의 끝이 아니고 관의 두께 등에 따라 약간씩 달라진다.

이 차이는 파이프 오르간 등을 제작할 때처럼 음의 높이와 관의 길이를 맞추어야 할 때 얼마나 영향을 미칠까?

해답보기


      물리/파동광학  |  2017.03.31 09:33




헬륨을 들이마시고 말을 하면 왜 목소리가 높아질까?

주의 : 헬륨을 들이마실 때 무척 주의해야 한다. 

허파에 이산화탄소의 양이 많아지면 불쾌감이 오는데, 

헬륨의 경우에는 이산화탄소의 양이 많아지지 않으면서도 산소가 모자라게 되므로 

전혀 불쾌감을 느끼지 않으면서 질식하게 된다. 

또한 절대로 수소나 산소로는 실험하지 말도록 한다. 

수소는 폭발성이 있고 산소는 뭐든지 잘 타게 한다. 

정전기 등으로 옷에서 튀는 작은 불꽃도 죽음을 부를 수 있다.

해답보기


      물리/파동광학  |  2016.11.22 10:30




쿤트관[각주:1]은 소리의 정상파를 보여주는 시범기구로 오랫동안 쓰여왔다. 

그런데 우리는 이 관속에서 일어난 현상을 과연 잘 이해하고 있는 것일까? 

쿤트관은 긴 유리관 속에 소량의 가벼운 가루[톱밥 또는 석송(상록 다년생 양치식물)의 노란 가루같은 포자 등]를 넣어 만든다. 

관의 한쪽 끝은 밀봉되어 있고 다른 한 쪽은 놋쇠 막대기로 연결되어 있다.(그림 1.47a참조) 

놋쇠 막대기를 송진이 묻은 부드러운 가죽이나 면 헝겊으로 문지르면 막대기에서 삑삑거리는 소리가 나고 관 속의 가루가 일정한 간격을 두고 소복히 쌓인다. 

관 속의 정상파가 가루를 움직이게 할 텐데 어떻게 해서 가루가 이런 모양으로 쌓이게 될까? 

더구나 쌓인 가루의 윗표면에 물결무늬가 나타난다. 

이 물결 무늬는 어떻게 해서 생겼을까?

놋쇠 막대기 대신 스피커를 연결해서 일정한 주파수의 소리가 나도록 하면 가루가 쌓인 두 부분의 경계선 위치에 원판 모양이 보인다.(그림 1.47b) 


각각의 원판은 관을 여러 부분으로 나누는 칸막이처럼 보인다. 이 원판들은 어떻게 만들어지는 것일까?


해답보기


  1. 학교에서 시범실험용으로 사용중. 관 내부의 스티로폼이 정전거때문에 계속 붙어있어서 문제가 된다. 내용물의 개선이 필요한 실험기구다. [본문으로]
      물리/파동광학  |  2016.11.21 10:12




기타줄을 팽팽하게 하면 높은 소리가 난다. 

고무줄을 당기면 어떻게 될까? 

소리가 높아질까? 

소리의 높이는 거의 변하지 않는다. 

혹시 변한다 해도 높아지기 보다는 낮아지는 것을 관찰할 수 있다. 

기타줄과 고무줄이 뭐가 다를까?


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      물리/파동광학  |  2016.11.08 11:51




RC Car를 이용한 정상파 실험입니다.

원문 : http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0031-9120/50/5/560

PDF :  ped_50_5_560.pdf

준비물 : 

  1. a long, flexible elastic cord (or string) 긴 신축성있는 고무줄(줄)
  2. battery-operated (electric motor) toy car 장난감 차
  3. a small rod  작은 막대기
  4. cable ties   케이블타이
  5. adhesive   접착제
  6. measuring tape 줄자
  7. a dynamometer (or force sensor) 검력계(또는 힘 센서)
  8. a bicycle speedometer 자전거 속력계

실험장치


실험동영상


      물리/파동광학  |  2016.10.27 10:40



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