물결위의 공이 움직이는 이유는? Part1

중고등학교때 열심히 과학공부를 하신 분들은 알고있는 사실.
"어떤 파동위에 있는 물체는 매질에 진동에 따라 진동하지만 진행하지는 않는다. "

아마 파동을 배우면서 가장 충격적인 사실중에 하나라고 생각합니다.

네? 별로 충격적이지 않았다고요? 에...... 네? 기억조차 안난다구요?

......

공부하세요. 열심히 좀 하세요, 좀.

영화나 만화 같은 것을 보면 식탁보나 카펫에 파동을 만들어 물체를 움직이는 장면들이 많은데요.
음.. 예를 들어 톰과제리랑.... 톰과제리랑... 톰과....... 아, 망할 이거 밖에 안떠오르네.

아무튼, 그런 기억들을 가지고 있던 학생들에게 "실은 안 움직임ㅋ"하는 이야기는 정말 이해안될 말이었죠.

그 이유는 매질은 진동할 뿐이지 이동하지 않기 때문이었습니다. 즉 매질과 접해있는 물체 또한  매질과 같이 진동할 뿐이라고 이해했죠.

그런데 실제로 관찰해 보면 움직입니다.

아놔 ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ

뭐, 움직인다고하니. 왜 움직이는지 알아봐야겠죠?


1.대체 왜 공이 움직이는지 알아보도록 하자.

자, 어떠한 시간에서아래와 같이 파동위의 공이 골에 존재한다고 합시다.

시간이 지나면 공에 접해 있는 매질이 상승해서 아래와 같은 모습으로 변할 겁니다.

와우 공이 굉장히 불안 정해 보이죠? 그 이유는 모다? 사과를 끌어당기는 크고 강한힘(하지만 약한힘으로 분류되는) 중력 때문이다.

위 상황은 빗면위의 물체와 유사한 상황입니다. 힘을 표시해 주면 다음과 같죠.

네 완전히 빗면 위의 공이죠? 

물론 여기에는 마찰력이나, 물의 표면장력 등등 여러가지를 더 고려해야 하지만~

괜시리 그런거 더 고려하면 여러분 머리만 더 아프니까. 이 경우만 생각하죠.

자 계산하기 쉽게 중력을 쪼개 보도록 합시다.

여기서 빗변에 수직한 방향의 중력과 수직항력의 크기는 같음으로 결국 남는 것은 

오 ~

오오오오 ~

이것은 

무려 y축 방향만이 아니라 x축 방향으로도 공이 힘을 즉 가속도를 받는 군요~

...... 네 별로 신기하지는 않네요.

아무튼 이 가속도로 인하여 공은 x축 방향으로 속력을 갖게 됩니다. 결국 시간이 흐르면

위와 같이 물결에 밀려 파동 위의 물체는 움직이게 된답니다. 

그런데 이 경우는 파동의 속력보다 물체가 받는 가속도로 발생되는 물체의 속력이 빠르거나 같은 경우 일어나게 되는데요.

만일 파동의 속력이 물체의 속력보다 빠르게 된다면 어떤 일이 벌어지게 될까요?

그건 다음에 한번 또 알아 보도록 하죠.

또한 위이 경우 표면장력, 마찰력을 어느 정도 고려한 경우입니다. 아주 이상적일 때는 어떨까 한번 생각해 보는건 어떨까요?

(hint!, 공의 입장으로 상대적으로 생각해 봅시다.)

파동 강의 앞강의 리스트

네이버에서 쓴 글은 가져올수가 없네요. 링크 연결해 놓겠습니다.

파동강의
파동이란?

요점정리) 파동이란?

 
파동의 수식화1(파동식에 대하여) 

 요점정리) 파동의 수식화1(파동식에 대하여)

파동의 수식화2(완)(파동식에 대하여) 

요점정리) 파동의 수식화-2(파동식에 대하여) 



 
파동의 요소(파장, 주기, 진동수, 속력) 


요점정리) 파동의 요소 - 수식으로 이해하기 

요점정리) 파동의 요소 - 현상(그림)으로 이해하기 

수능 문제 분석)파동의 요소(주기, 진동수, 파장, 진폭, 속력)  

질문 응답1)  



추가내용 & 총정리 

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