제목 | 답변완료 serway 대학물리학 16장 2번째 강의 처음~27분(교재 16장 3절, 4절, 5절) | ||
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질문유형 | 기타 | 교수님 | 이정욱 |
과목 | 일반물리학 | 강좌명 | |
작성자 | 김*우 (j**********0) | 등록일 | 2023-12-01 21:25 |
16장 3절(줄에서 파동의 속력) 질문 1. 줄의 질량 요소에 작용하는 합력을 통하여 파동의 속력을 유도할 때 줄의 질량 요소에 y축 방향으로 작용하는 알짜 힘이 장력의 수직 성분만 있다고 봤습니다. 줄의 질량이 아주 작겠지만 그래도 질량이 있어서 중력이 작용하지 않는 것은 아닐텐데, 무시한 이유가 그 순간 장력에 비해 매우 작아서 그런건가요??
질문 2. 교과서 번역본을 보면 386p 15번 째 줄에 "장력은 요소의 양 끝에 접선 방향으로 작용한다."고 나와있습니다. 이 말을 줄의 단면에 대해 수직 방향으로 작용한다고 이해하면 되나요??
질문 3. 또한 이 책의 387p 첫 번째 줄을 보면 "장력은 펄스의 영향을 받지 않는다고 가정하였으므로 장력은 줄의 모든 점에서 똑같다."고 하였습니다. 이 말에서 펄스의 영향을 받지 않는다는 것이 정확히 무슨 말인지 이해가 안 갑니다.. 따라서 펄스의 영향을 받으면 장력이 어떻게 된다는 것인지도 잘 생각이 넘어가지 않습니다..
16장 4절(줄에서 사인형 파동의 에너지 전달률)
질문 4. (강의 14분 40초~15분 40초 해당) 복원 상수를 각진동수^2 x 질량으로 바꾼 후, 그 질량을 dm(극소질량)으로 바꾸는 과정에서 질문이 있습니다.. 제 생각은 여기서 출발했습니다. 한 주기동안 매질의 한 점을 지나가는 에너지 양과 매우 짧은 순간에 매질의 한 점을 지나가는 에너지 양은 같은지 의문이 들었고, 저는 아니라고 생각했습니다. 하지만 한 주기 동안이나 매우 짧은 순간 동안이나 지나가는 에너지 양은 1/2KA^2 형태인 것은 똑같고, A(진폭) 값은 시간 길이에 관계없이 일정하므로 복원상수의 크기가 한 주기동안, 그리고 매우 짧은 시간동안 매질의 한 점을 지나가는 에너지 양의 대소를 결정할 것이라고 생각했습니다. 저는 k=w^2 m에서 한 주기동안의 시간 간격에서는, m의 값이 줄의 한 파장에 포함된 모든 질량 요소들의 합이라고 생각했고, 매우 짧은 시간 간격에서는 m의 값이 한 질량 요소의 질량 dm일 것이라 생각했습니다. 그렇다면 복원상수 k라는 값이 평형 위치로 복원시키는 물체의 관성 질량에 영향을 받는다는 말인데 이게 맞나요??
질문 5. 강의 중 파동의 에너지 전달률이 크면 파동이 멀리 나아간다고 하셨는데, 이것이 파동이 갈 수 있는 절대적인 거리가 크다고 이해하면 되나요?? 즉, 낮은 음은 높은 음에 비해 멀리 있는 사람한데 잘 안들린다고 이해하면 되나요?? 답변 완료된 질문과 답변은 수정 및 삭제가 불가합니다. |
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안녕하세요. 이정욱 입니다.
1. 중력의 효과를 고려하여 평형점을 기준으로 하는 복원력 형태로도 파동함수를 만족함을 보일수도 있지만, 외력에 비해 줄의 질량이 매우 작다고 가정하여 간단한 모델링을 위해 그와 같이 가정합닏.
2. 운동법칙(여러가지 힘)에서 소개한 장력 내용을 참고하시길 바랍니다.
장력은 줄의 아주 단면적을 고려하였을 때, 단면적의 법선 벡터 방향으로 작용한다고 할 수 있습니다. 그렇기에 줄입자를 배열하였을 때, 접선방향으로 작용한다고 하는 것입니다.
3. 2의 답변과 연관이 있습니다. 줄의 질량이 매우 작은 경우, 줄 내부의 모든 지점에서 장력이 동일하다는 모델링을 보여드린바 있습니다. 외력에 비해 줄의 질량이 작아 모든 지점에서 장력이 동일하다고 가정을 적용하면, 펄스파의 진폭에 무관한 일정한 장력이 작용한다고 할 수 있습니다.
실제로는 진폭의 영향을 받는 경우가 있고, 이렇게 되면 진행하는 과정에서 장력의 변화로 인해, 진폭이나 파장 등이 변하는 다소 복잡한 형태의 파동형태가 나타납니다. 대표적인 예로...천장에 매달린 줄을 흔들면...예쁜 사인함수의 모양의 파동이 만들어지지는 않습니다.
4. 복원상수는..재질에 의해 결정되는 물리량입니다. 영률과 단면적, 길이 등이...그 물리량이지요.
파동이 전파되는 과정이나 진동할 떄...이와 같은 재질이 역학적으로 질량과 각진동수의 제곱값과 같다고 표현할 수 있다는 것입니다.
5. 정확하게는 에너지 전달률보다는...파원에서의 에너지 세기가 클수록 멀리까지 전파된다고 합니다.
구면파와 원형파의 경우, 파원으로부터 멀어지면서 진폭이 감소하기 때문이에요.
단, 평면파인 경우는 거리에 무관하다고 알려져 있습니다.
- 2023-12-15
- 2024-12-12 수정