중첩시키면 갖가지 모양을 연출해 보이는 신비한 파동의 세계. 이곳에도 힘과 정보를 전달하는 원리가 있다.
10문제중 0~3문제를 맞추면 낙제, 4~6문제면 보통, 7문제 이상 맞추면 우수.
문제
1. 그림과 같이 생쥐가 공을 사발 밖으로 밀어내려고 한다. 그러나 공은 너무 무겁고 사발의 벽은 너무 가파르기 때문에 생쥐는 공의 무게를 지탱할 수 없다. 생쥐 자신의 힘만으로 공을 사발 밖으로 밀어낼 수 있겠는가?
①있다. ②없다. ③알 수 없다.
2. A B 두개의 음이 오실로스코프 화면에 동시에 나타났다. 두 음 중 소리가 큰 것은?
①A ②B ③둘은 같다.
3. 그림과 같은 펄스파동 Ⅰ과 Ⅱ가 중첩되었을 때 만들어지는 파동을 나타내는 그림은?
4. 두개의 서로 다른 음이 중첩되어 A오실로스코프 화면에, 그리고 또 다른 한 쌍의 음이 중첩된 결과가 B오실로스코프 화면에 나타났다. 다음중 옳은 것은?
①A의 진동수 차는 B진동수 차와 동일하다.
②A의 진동수 차는 B진동수 차보다 크다.
③A의 진동수 차는 B진동수 차보다 작다.
5. 하나의 기타 줄이 A G점에 고정되어 있고 그 위에 똑같은 간격으로 B C D E F를 표시했다. 종이 '덮개'를 줄위의 D E F점에 놓고, 손가락으로 C점에서 줄을 잡고 B점에서 줄을 튕기면 '덮개'는 어떻게 되겠는가?
①모든 '덮개'가 떨어진다.
②'덮개'는 하나도 떨어지지 않는다.
③D F점의 '덮개'만 떨어진다.
6. 연주용 피아노를 사서 '완전하게' 조율을 하기 위해 정선된 소리굽쇠(음차)에 피아노음을 일치시킬 수 있는 일류 피아노 조율사를 불렀다. 피아노 조율사가 '완전한' 조율작업을 하기 위해서는 얼마의 시간이 필요하겠는가?
①약 1시간 ②약 하루 ③거의 영원한 시간
7. 그림과 같이 3개의 파동이 있다. 파동Ⅰ은 연속적인 단일 진동수로 되어 있고, 파동Ⅱ는 진동수에 변화가 있으며, 파동Ⅲ은 진폭이 변하는 경우이다. 이들 파동 중 '정보'를 전달할 수 없는 것은?
①파동 Ⅰ②파동 Ⅱ ③파동 Ⅲ
8. 그림은 물을 거슬러 올라가는 두 보트를 위에서 내려다 본 것이다. 보트에 의해 생기는 활모양의 파로부터 알 수 있는 것은?
①보트 Ⅰ은 보트 Ⅱ보다 더 빨리 움직이지만 수면파 속력보다 더 빠르지는 않다.
②두 보트는 수면파의 속력보다 더 빨리 움직이고 보트 Ⅰ이 보트 Ⅱ보다 더 빠르다.
③이 중 어느 것도 아니다.
9. 그림과 같이 a b c 세곳에 집이 세워져 있다. 지진이 발생했을 때 어느 집이 가장 심한 피해를 입겠는가?
①a ②b ③c
10. 파동 Ⅰ은 사람 얼굴의 옆 모습이다. 이와 같은 모양이나 또는 다른 어떤 모양의 파동도 Ⅱ Ⅲ등과 같은 여러가지 단순한 조화파동(사인파)의 중첩에 의해 만들어질 수 있겠는가?
①그렇다. ②그렇지 않다. ③알 수 없다.
정답
1. (1)공을 앞뒤로 굴림으로써 밖으로 밀어낼 수 있다. 공이 앞뒤로 움직일 때마다 생쥐가 적절하게 힘을 가하면 공이 사발 위로 나가는데 필요한 충분한 에너지를 얻게 된다. 그러나 생쥐는 공이 앞뒤로 구를 때 갖는 고유진동수에 미는 리듬을 일치시켜야 된다.
2. (2)B음의 진폭이 A음의 진폭보다 크다. 진폭이 큰 것은 진동에너지가 더 크다는 것을 의미한다. 따라서 B음이 A음보다 더 큰 소리다.
3. (3)두 파동이 중첩되어 만들어지는 파동은 각 파동의 변위의 합과 같다.
4. (2)진동수가 서로 다른 소리가 만나면 소리가 커졌다 작아졌다 하는 맥놀이가 일어난다. 두 소리의 진동수 차가 클수록 맥놀이는 자주 일어난다. A의 맥놀이가 B맥놀이보다 두배 자주 일어나므로 A의 진동수 차가 B진동수 차의 두배일 것이다.
5. (3)위 그림은 줄이 진동해서 '덮개'를 어떻게 떨어뜨리는가를 보여준다.
6. (3)피아노 조율사는 피아노와 음차 소리를 함께 내면서 맥놀이를 듣는다. 피아노와 음차의 음이 가까워질수록 맥놀이 간격은 훨씬 커진다. 만약 맥놀이가 있다면 피아노가 '완전하게' 조율되지 않았다는 것을 의미한다. 조율사가 '완전하게' 조율하기 위해서는 무한한 인내력을 가지고 무한한 시간동안 들어야 할 것이다.
7. (1)정보를 전달하기 위해서 신호는 여러가지 표현들로 만들어져야 한다. 한개의 파동은 형태의 변화에 의해서만 표현을 만들어낼 수 있다. 변화가 없으면 정보전달도 없다. 물리학에서는 변조(Modulation)는 파동형태의 변화를 의미한다. 파동형태를 변화시키는 방법은 여러가지가 있다. 파동 Ⅱ는 진동수를, 파동 Ⅲ은 진폭을 변화시킴으로써 파동의 형태를 변화시킨다. 그러나 파동 Ⅰ은 단순한 반복일 뿐 아무런 정보를 담고 있지 않다.
8. (2)보트가 수면파보다 느리게 움직인다면 중첩이 일어나지 않을 것이다. 배가 수면파보다 더 빨리 움직일 때만 파동의 중첩에 의한 V자형의 활모양 파를 발생시킨다. 보트가 빠를수록 V자는 좁아진다.
9. (2)지진파는 부드러운 땅속을 지나가며 지진파의 에너지는 암반과 부드러운 땅이 만나는 부분에 집중된다.
10. (1)여러가지 단순파동을 중첩하면 복잡한 모양의 파동을 만들 수 있다.
