[자연과학] 공학물리 - 줄의 진동
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작성일 23-12-19 01:25
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[자연과학] 공학물리 - 줄의 진동
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1. 實驗(실험)목적 : 진동하는 줄 내에서 정상파를 observation하고, 각 수치에 대한 이론(理論)적 관계식이 實驗(실험)에서 측정(measurement)된 값들과 일치하는 지 확인한다.
3) 파형구동자의 홀더를 왼쪽의 지지대에 걸어 고정하고 줄을 지지대에 걸은 후 구동플러그의 홈에 끼운다.
2. 이론(理論)
양쪽 끝이 고정된 줄을 진동시키면 진동수와 진폭이 같은 두 wave이 양 끝에서 반사되어 서로 반대방향으로 진행하게 된다 이 wave이 기본주파수, 또는 그 정수배로 진동하게 될 경우 정상파가 발생하게 된다질량 선밀도 μ인 줄에 장력 T가 작용할 때 속도 v로 진행하는 정상펄스가 있다고 가정하면, 펄스의 미소부분에 대해 수평component의 힘은 0이 되고 수직component의 힘은 복원력 F로 나타나게 된다
F 〓 2Tsinθ≒ T(2θ) 〓 T(Δℓ/R)
Δm 〓 μΔℓ, a 〓 v2/R 이므로 뉴턴의 제2법칙 F 〓 ma 에 의해
F 〓 T(Δℓ/R) 〓 ma 〓 (μΔℓ)v2/R
이 되고, 따라서 줄에 전달되는 횡파의 속도 v는
v 〓 (T/μ)1/2
이다.
6) 질량 1kg을 매달고 줄자로 줄의 길이를 측정(measurement)한다.
5. 實驗(실험)결과
[자연과학] 공학물리 - 줄의 진동
실험과제/물리
순서
설명
다.
4) 오른쪽에 있는 줄에는 추걸이(50g)을 걸고 수평이 되도록 왼쪽 고정점과 도르래의 위치를 잘 조절한다. 진폭이 근방의 주파수에 비해 대략 최대가 되는 지점에서는 0.1Hz씩 change(변화)시키며 observation한다.
9) 장력과 길이를 일정하게 유지하면서 다시 주파수를 change(변화)시킬 때 배진동이 형성되는 주파수를 찾아내고 데이터를 기록한다.
2) 파워앰프의 딘 플러그를 채널A에 연결하고 프로그램(program]) 에서도 파워앰프를 설정한다.
11) 질량을 500g으로 바꾸고 위의 實驗(실험)과정을 반복한다. 줄의 길이가 고정되어 있다면 정상파의 파장 λ는
λ〓 2L/n (n〓1,2,3)이므로 f 〓 v/λ 관계식으로부터 고유진동수 f 는
으로 표시되고, 식을 변형하면 질량 선밀도 μ는
-(4)
이다.
