핵심 원리
같은 진동수의 두 파동이 반대 방향으로 중첩되면 정상파가 형성됩니다. 현의 양 끝이 고정되면 L=nλ/2 조건에서 정상파가 생기며, 이 고유 진동수로 진동시키면 공명이 일어나 진폭이 최대가 됩니다.
탐구 질문
- 기타줄의 길이를 반으로 줄이면 기본 진동수는 어떻게 변하나요?
- 닫힌 관에서 짝수 배음이 나타나지 않는 까닭을 경계 조건으로 설명해 보세요.
- 와인잔에 노래를 불러 깨뜨리는 것이 가능한 까닭을 공명으로 설명해 보세요.
실생활 예시
- 기타줄과 바이올린 현은 양 끝 고정 조건의 정상파를 이용합니다.
- 플루트는 열린 관, 클라리넷은 닫힌 관에 가까운 공기 기둥 공명을 이용합니다.
- 다리나 건물도 외부 주기가 고유 진동수와 맞으면 크게 흔들릴 수 있습니다.
- 전자레인지 내부에서는 전자기파의 정상파 분포가 음식 가열 패턴에 영향을 줍니다.
교과서 연계: 역학과 에너지 III편 p120~127, 정상파와 악기