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그림 (가)는 양 끝이 팽팽하게 고정된 길이가 L_1인 줄을, (나)는… | [7급 국가직 물리학개론] 26년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 물리학개론] 26년 1회차
그림 (가)는 양 끝이 팽팽하게 고정된 길이가 L1L_1인 줄을, (나)는
한쪽 끝만 열린 길이가 L2L_2인 관을 나타낸 것이다. (가)에서 줄을
진동시켜 발생한 파동의 전달 속력은 3v03v_0이고, (나)에서 공기 중
소리의 전달 속력은 2v02v_0이다. (가)에서 줄을 진동시켜 정상파를
만들고 (나)에서 공기를 진동시켜 정상파를 만들 때, 기본 진동의
주파수는 서로 같다. L1L2\frac{L_1}{L_2}은?

문제 이미지
1
3
2
32\frac{3}{2}
3
23\frac{2}{3}
4
13\frac{1}{3}
해설

L1L2\dfrac{L_1}{L_2}는 3이다.

양 끝이 고정된 줄의 기본 진동: λ=2L1\lambda=2L_1, f=3v02L1f=\dfrac{3v_0}{2L_1}.
한쪽만 열린 관의 기본 진동: λ=4L2\lambda=4L_2, f=2v04L2=v02L2f=\dfrac{2v_0}{4L_2}=\dfrac{v_0}{2L_2}.

두 진동수가 같으므로 3L1=1L2\dfrac{3}{L_1}=\dfrac{1}{L_2}, 즉 L1=3L2L_1=3L_2이다. 핵심은 닫힌 관의 기본 파장이 4L이라는 점이다.

  • 32\dfrac{3}{2}: 관을 양쪽이 열린 관(λ=2L\lambda=2L)으로 본 값이다.
  • 23\dfrac{2}{3}: 관을 양쪽 열린 관으로 보고 비를 뒤집은 값이다.
  • 13\dfrac{1}{3}: 비를 거꾸로 구한 값이다.

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