폰으로 재는 물결의 빠르기 (쟁반 물결 영상)
Phone: measure ripple speed in a water tray (video)
쟁반 위 물결은 1 초에 얼마나 갈까요 — 폰 동영상으로 잴 수 있을까요?
무슨 일이 일어났나
물결의 빠르기(파속)는 마루 사이 거리(파장)를 마루가 잇달아 지나는 시간(주기)으로 나눈 값이라, 폰 동영상에서 파장과 주기만 재면 빠르기를 셀 수 있습니다(한국해양과학기술원).
시뮬레이터의 깊은 쪽은 진동수 3 Hz · 파장 4 cm 라 빠르기가 3 × 0.04 = 0.12 m/s 이고, 얕은 쪽(빠르기 비 0.5)에서는 엔진이 잰 마루 간격이 2.0 cm 로 줄어 0.06 m/s 로 느려집니다.
NOAA 는 얕은 물의 물결 빠르기를 중력 가속도와 물 깊이를 곱한 값의 제곱근(√(g·d))으로 셈하며, 물이 깊을수록 물결이 빠르다고 설명합니다.
이 식에 표준 중력 가속도 9.80665 m/s² 와 물 깊이 1 cm 를 넣으면 약 0.31 m/s 가 나오지만, 파장이 물 깊이보다 훨씬 길 때 맞는 식이라 쟁반의 짧은 물결은 이와 다르게 잴 수 있습니다.
💡 생활 속 예시
- 해수욕장에서 보면 먼바다의 너울은 성기게 오다가, 모래사장 가까운 얕은 곳에서 마루 사이가 좁아지며 줄지어 밀려옵니다.
- 얕은 접시에 물을 붓고 젓가락 끝으로 톡 건드리면, 깊은 대접에서보다 물결이 눈에 띄게 느릿느릿 퍼집니다.
🧪 해 보기
- 어른과 함께 넓은 쟁반이나 오븐 팬에 물을 1 cm 쯤 붓고, 쟁반 가장자리에 자를 테이프로 붙입니다.
- 폰을 책 더미 위에 기대 세워 쟁반과 자가 함께 보이게 하고, 카메라 앱으로 동영상 찍기를 시작합니다.
- 연필 끝으로 쟁반 한쪽 물을 1 초에 두세 번 일정한 박자로 톡톡 칩니다.
- 동영상을 한 장면씩 넘기며 마루 하나가 자의 10 cm 를 지나는 데 걸린 시간을 재고, 거리 ÷ 시간으로 빠르기를 셉니다.
- 물을 2 cm 로 늘려 다시 재 보고, 이 쪽 시뮬레이터의 «얕은 곳 빠르기 비» 끌개와 견주어 봅니다.
- ⚠️ 물 쟁반은 바닥이나 낮은 식탁 위에 두고, 폰은 쟁반 밖 책 더미 위에 세워 물에 빠지지 않게 합니다.
- ⚠️ 충전 중인 기기나 전기 콘센트 가까이에서는 물 쟁반 실험을 하지 않습니다.
- ⚠️ 동영상은 폰의 카메라 앱에만 남고 이 쪽은 영상을 받지 않습니다 — 다 쓰면 갤러리에서 지웁니다.
누가 왜 찾았나
얕은 물의 물결 빠르기 식 √(g·d) 는 쟁반 장난감 실험에만 쓰이는 식이 아닙니다. NOAA 국립기상청은 지진 해일(쓰나미)이 바다를 건너는 빠르기를 이 식으로 설명하며, 물이 깊을수록 해일이 빨리 움직인다고 적습니다. 쟁반 물결과 대양의 해일이 같은 식을 따르는 셈입니다.
확인된 값
교육과정에서는
- 한국 2022 · 과학(중학교) · 빛과 파동 [9과10-04]
- 잉글랜드 · KS4 Physics: Wave motion
- 호주 v9 · AC9S9U04
출처
이어서 보기
같은 단원 · 파동의 기초
- 개념충격파와 체렌코프 빛
- 개념파동의 중첩과 정상파
- 개념가로 물결과 세로 물결 (횡파와 종파)
- 개념얕은 물에서 휘는 물결 (파동의 굴절)
- 개념파동이 나르는 에너지 (진폭과 에너지)
- 개념물결끼리 더하고 지우기 (파동의 간섭)
- 개념파동의 반사 (고정단 · 자유단 반사)
- 개념파동의 속력 (속력 = 진동수 × 파장)
- 개념파동의 생김새 (파장 · 진동수 · 진폭)
- 개념파동과 매질
- 왜? 질문배가 지나가면 왜 V자 물결이 생길까?
- 왜? 질문줄을 더 빨리 흔들면 왜 물결 간격이 좁아질까?
- 왜? 질문파도가 지나가도 물에 뜬 공은 왜 제자리에서 오르내릴까?
- 왜? 질문두 물결이 부딪치면 왜 부서지지 않고 서로 지나갈까?
- 왜? 질문연못에 돌을 던지면 물결은 왜 동그랗게 퍼질까?
- 왜? 질문벽에 묶은 줄을 튕기면 왜 물결이 뒤집혀 돌아올까?
- 왜? 질문비행기가 소리보다 빨리 날면 왜 쾅 하는 소리가 날까?
- 왜? 질문파도 높이가 두 배가 되면 에너지는 왜 네 배가 될까?
- 왜? 질문두 곳에서 물결을 일으키면 왜 잔잔한 줄이 생길까?
- 왜? 질문파도는 왜 해변과 나란하게 밀려올까?
- 작동 원리방파제
- 작동 원리저소음 초음속기 (X-59)
- 실험줄넘기 줄로 만드는 정상파 실험
- 실험슬링키로 보는 횡파와 종파 실험