택쌤의 역학과 에너지
탄성파
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탄성파
- 1( ) : 진동이 주위로 퍼져 나가는 현상
- 2( ) : 파동을 전달하는 물질
- ∘ 매질은 제자리에서 진동만 하고, 파동은 ( )를 전달한다.
- 3( ) : 매질의 탄성에 의해 전달되는 파동
- ∘ 매질이 없는 ( )에서는 전달되지 않는다.
🔬 직접 해 보기: 용수철로 연결된 입자들
빨간 입자를 지켜보세요. 파동은 오른쪽으로 계속 퍼져 나가지만, 빨간 입자는 제자리에서 위아래로만 움직입니다. 입자 대신 옮겨 가는 것은 파원이 준 에너지예요. 진공으로 바꾸면 흔들어도 아무것도 전달되지 않습니다.
횡파와 종파
( )
진행 방향과 진동 방향이 서로 수직
예) ( ), ( ), 지진파의 ( )
( )
진행 방향과 진동 방향이 서로 나란
예) ( ), ( ), 지진파의 ( )
빨간 입자: 횡파는 위아래, 종파는 좌우로 진동. 종파에서 입자가 몰린 곳이 밀, 성긴 곳이 소.
🧩 분류 게임: 횡파일까, 종파일까?
🎤 에스파 → 지진파의 S파(횡파) · ⚽ 피파 → 지진파의 P파(종파) · 🎮 리신의 음파 → 소리는 종파!
파동의 표현
- 1( ) : 이웃한 마루와 마루 또는 골과 골 사이의 거리
- 2( ) : 매질의 한 지점이 1회 진동하는 데 걸리는 시간
- 3( ) : 매질의 한 지점이 1초 동안 진동하는 횟수
- 4( ) : 파동이 한 주기 동안 진행하는 거리
변위 – 위치 그래프 · 어떤 순간 파동의 모습
변위 – 시간 그래프 · 빨간 점 P가 진동하는 모습
주기 T = 1/f =
속력 v = fλ = λ/T =
진동수를 2배로 하면 주기는? 파장을 늘려도 점 P의 진동 주기는 바뀔까요? 슬라이더로 예측을 확인해 보세요.
파동의 표현
- 5( ) : 파동이 1초 동안 진행하는 거리 v = λ / T = fλ
- ∘ 파동의 속력은 ( )에 의해 결정된다.
- ∘ ( )는 파원에서 결정되며, 매질이 달라져도 변하지 않는다.
🔬 한 주기 동안 파동은 얼마나 갈까?
0 주기
🔬 다른 매질로 들어가면?
| 속력 v | 진동수 f | 파장 λ = v/f | |
|---|---|---|---|
| 매질 Ⅰ | |||
| 매질 Ⅱ |
매질 Ⅱ의 속력을 바꿔 보세요. 진동수는 그대로이고, 속력이 느린 매질에서 파장이 짧아집니다.
탄성파의 반사와 투과
- 1파동이 다른 매질의 경계면에 도달하면 일부는 ( ) 하고, 일부는 ( ) 한다.
- 2고정단 반사와 자유단 반사
예측: 반사파의 위상은?
먼저 예측을 고른 뒤 펄스를 보내 보세요.
| 고정단 반사 | 자유단 반사 |
|---|---|
| 파동이 반사할 때 위상이 ( ) | 파동이 반사할 때 위상이 ( ) |
| 줄이 벽을 위로 당기면 벽이 줄을 아래로 당긴다 (작용 반작용) | 끝의 고리가 자유롭게 움직여 그대로 되돌아온다 |
탄성파의 반사와 투과
- 3매질의 경계에서 반사파의 위상
- ∘ 속력이 빠른 매질 → 느린 매질 : 반사파는 위상이 ( )
- ∘ 속력이 느린 매질 → 빠른 매질 : 반사파는 위상이 ( )
예측: 반사파는?
🔑 빠름 → 느림의 경계는 고정단처럼, 느림 → 빠름의 경계는 자유단처럼 작용해요.
어느 경우든 투과파의 위상은 입사파와 같습니다. 느린 매질로 들어간 투과파는 폭(파장)이 좁아지는 것도 확인해 보세요.
탄성파의 활용
🩺
초음파 영상 진단
몸속에서 반사된 초음파를 이용해 태아와 장기의 상태를 검사한다.
🚢
해저 지형 탐사
해저에서 반사된 초음파의 왕복 시간을 측정해 수심을 알아낸다.
🚗
자동차 후방 센서
장애물에서 반사된 초음파의 왕복 시간을 측정해 장애물까지의 거리를 알아낸다.
🧮 왕복 시간으로 거리 구하기 거리 = 속력 × 왕복 시간 ÷ 2
초음파의 속력:
왜 2로 나눌까요? 초음파는 대상까지 갔다가 돌아오기 때문에, 측정된 시간 동안 거리의 2배를 이동합니다.