자연과학 자료실 일반 물리학 실험 - 줄의 파동 실험 DownLoad IP

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1) 정상파가 생성되는 경우를 알아보자
2) 줄의 장력과 정상파의 마디수의 관계를 알아보자
3) 줄의 진동수와 정상파의 마디수의 관계를 알아보자
1) 정상파란
정상파(혹은 정지파)란 서로 같은 두 파동이 반대방향에서 진행하여 서로 중첩될 때 매질의 각 부분만이 일정한 진폭을 가지고 주기적으로 진동하면서 파동이 서 있는 것처럼 보이는 현상을 말한다.
진동의 마디(node)나 배(antinode)의 위치가 공간적으로 이동하지 않는 파동이다.
(빨간점이 마디에 해당한다)
2) 알아두어야 할 식
선형질량밀도 u= 실의 질량/실의 길이

v=√(T/u) ,v= 2Lf/n 이 두식을 이용하여 장력을 구하는 식
T=(4L^2 f^2 u)(1/n^2) 을 구할수 있다.
또한 이를 이용하여
f=√(T/(4L^2 u) n) 을 알 수있다.
- 컴퓨터 설정 및 장비 설치
인터페이스의 Output에 전선을 연결하고 Signal Generator 를 sine wave, 5v, 60Hz에 맞춰둔다
실험장비를 아래와 같이 설치한다.
- 실험 1(장력의 변화) -
진동수를 60Hz로 유지 시킨다.
마디가 1개가 생길 때의 추의 질량을 구한다.
추를 제거하여 질량을 감소시켜 각 마디의 이상적인 파형이 나올 때를 찾아 그 질량을 측정한다.

- 실험 2(진동수의 변화)
추걸이에 500g을 올려놓는다.
실이 1개의 마디를 가질때의 진동수를 찾는다.
3) Datasudio에서 진동수를 변화시키며 파형이 가장 이상적으로 보일때의 진동수를 찾는다(n=1~6)
실험 결과 분석
1) 줄의 길이와 질량을 이용하여 이론적 선형질량밀도를 구한다.

2) 장력 vs. 1/n^2의 그래프를 만들어 장력의 평균값을 이용하여 선형
질량밀도를 구한다.

3) Frequency vs. Segments의 그래프를 만들어 그래프와 최적으로 일
치하는 기울기를 찾아 그를 이용하여 줄의 선형질량밀도를 구한다.

4) 1)-2), 1)-3)의 오차율을 구한다.
1) 이론적 선형질량밀도

-장력 변화 실험-
줄의 길이 : 1.365 m 질량 : 0.0002 kg
선형질량밀도 : 0.000147 kg/m

-진동수 변화 실험-
줄의 길이 : 1.32 m 질량 : 0.0002 kg
선형질량밀도 : 0.00015 kg/m
2) 장력의 변화( 진동수 일정 )
진동수 = 60 Hz 줄의 길이 = 1.365m
마디 수 n
장력 T (단위: N )
1/n^2
1
6.9
1
2
3.35
0.25
3
2.32
0.11
4
1.69
0.0625
선형 질량밀도 u= T/(4L^2 f^2) = 0.0000589k…(생략)
 

        
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