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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?

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      물리/파동광학  |  2017.03.31 09:33




진동수(주파수)란 주기적인 현상이 단위시간 동안 몇 번 일어났는지를 의미하며, 

교육과정에 나오는 진동수의 단위는 Hz로 한정되어 있습니다.

실생활에서는 진동수가 어디에 쓰일까요?


1. Hz(Hertz)

  교과서에서 배우는 내용이므로 생략합니다.


2. RPM(Revolutions Per Minute, 분당 회전수) 

가. 자동차의 엔진 회전수 : 아래 사진의 좌측과 같이 0 ~ 8까지 숫자가 보이며 X1000이 보인다. 대략 바늘이 1정도이므로 현재 1000rpm인 상태이다. 속력계는 0이므로 정지해 있는 상태에서 엔진 피스톤이 회전하고 있는 상황이다.

일반적으로 가솔린 승용차의 경우 8~9000rpm까지, 디젤 승용차는 6000rpm까지, 대형트럭, 버스의 경우에는 2500~3500rpm까지 표기되어있다. 숏 스트로크 엔진인 오토바이의 경우에는 8000~11000rpm이 일반적이다

나. 컴퓨터 하드디스크 속도 : 하드디스크의 플래터가 1분당 회전하는 속도를 나타낸다. 아래 사진과 같이 5900RPM이면 1분에 5900번 회전한다는 것이다. RPM이 높을수록 하드디스크 속도가 빠르며, 가격이 비싸진다.

2016:12:02 12:56:43

다. LP판 회전수 지금은 잘 사용하지 않는 레코드판의 경우 33 ⅓RPM, 45RPM 2종류로, 턴테이블에서 해당 진동수에 맞추어 재생을 해야 했었다.


3. BPM(Beats Per Minute, 분당 비트수)

가. 음악에서 템포를 나타내는 단위  

즉 분당 몇 비트의 템포로 연주되는가이며 당연히 비트가 높을수록 분당 더 많은 비트가 들어가기 때문에 템포가 빨라진다. 헤르츠와 정의가 같기 때문에, 잘 쓰이지는 않지만 상호변환이 가능하다. 1 Hz = 60 BPM이다.
참고로 60BPM은 1분과 같으며 60BPM, 4박자는 1박자에 1초를 의미하기도 한다.

김건모의 잘못된 만남이 140bpm이다.(너무 옛날 노래라 모르는 사람이 많을 듯)


나. 의학에서 심박수를 나타내는 단위

분당 심장이 몇번 뛰는가를 나타내는 것이다. 보통 남성이 60~70BPM, 여성 65~75BPM정도로 나이가 들수록 심박수는 내려가는 경향이 있다고 한다. 스마트워치나 스마트밴드 등에 심박수가 표시되는데, 이 단위가 bpm이다.




      물리/파동광학  |  2016.12.02 13:43




전화기나 이어폰, 작은 트랜지스터 라디오 등이 베이스 소리를 낼 수 있다는 것은 신기한 일이 아닐까?(FC 1.62 참조) 

스피커가 아주 작은 데도 베이스의 소리를 들을 수 있다. 

옛날 축음기에 달린 나팔들 역시 낮은 주파수를 다룰 수는 없다. 

그러면 왜 우리 귀에는 베이스의 소리가 들릴까?


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2016/11/29 - [물리/파동광학] - [FC 1.62]우퍼와 트위터


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      물리/파동광학  |  2016.11.29 14:00




우퍼(wooper, 저음을 위한 스피커)는 트위터(tweeter, 고음을 위한 스피커)보다 훨씬 크다. 

왜 그럴까?

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2016/11/29 - [물리/파동광학] - [FC 1.64]작은 스피커에서 나는 베이스 소리


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      물리/파동광학  |  2016.11.29 11:00




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?


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



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