두 곳에서 퍼진 물결이 겹칠 때 생기는 두 가지 결과
물리1 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
안내 — 그림처럼 두 곳 S₁, S₂에서 물결이 동시에 퍼진다고 하자. 물이 가장 솟은 상태와 가장 팬 상태가 겹치는 자리를 따라가며, 겹친 물의 높이가 어떻게 되는지 손으로 직접 계산해 본 뒤 이유를 붙인 자기 생각을 쓰세요. 예제: 두 물결이 늘 같은 상태로 만나는 자리 '가' (비교용: 두 물결이 늘 반대 상태로 만나는 자리 '나')
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①[칸 A]에 가장 솟은 상태를 +1, 가장 팬 상태를 −1로 정하고, 두 물결이 만나면 두 높이를 더한다는 약속을 적어 보세요.
- ②'가' 자리에서는 두 물결이 모두 +1입니다. 두 수를 더한 겹친 높이를 [칸 B]에 적어 보세요.
- ③'나' 자리에서는 한 물결이 +1, 다른 물결이 −1입니다. 겹친 높이를 [칸 C]에 적어 보세요.
- ④반 박자 뒤 각 물결은 +1↔−1로 뒤집힙니다. 이때 '가'와 '나'의 겹친 높이를 다시 구해 [칸 D]에 적어 보세요.
- ⑤시간이 흐르는 동안 '가'에서 겹친 높이가 오르내리는 범위를 [칸 E] 윗줄에 적어 보세요.
- ⑥같은 동안 '나'에서 겹친 높이는 어떻게 되는지 [칸 E] 아랫줄에 적어 보세요.
칸 A — 높이 약속 — 솟음 +1 · 팬 −1 · 겹치면 두 높이 더하기
칸 D — 반 박자 뒤 '가' · '나'의 겹친 높이
칸 E — 시간이 지날 때 '가'(윗줄) · '나'(아랫줄)는 어떻게 되나
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)'가'와 '나'는 둘 다 두 물결이 겹친 자리인데, 왜 한쪽은 크게 출렁이고 다른 쪽은 멈춰 있나요? 무엇이 이 차이를 만드는지 여러분의 말로 설명해 보세요. (15점)
✎ 두 물결이 '가'에서는 ___ 상태로, '나'에서는 ___ 상태로 만나기 때문에 …
(2)'나'에서 겹친 높이가 0인 것은 지금 이 순간만의 우연일까요, 시간이 지나도 계속 그럴까요? 반 박자 뒤 값과, 또 다른 순간의 값을 하나 더 직접 정해 확인한 결과와 함께 판단하세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 계속 그럼) 쪽에 걸겠다. 내가 정한 또 다른 순간 값으로 해 보니 …
(3)'가'에서 겹친 높이가 오르내리는 폭(−2~+2)을 물결 하나만의 폭(−1~+1)과 견주면 어떤가요? 이 차이가 무엇을 뜻하는지 쓰세요. (10점)
3
성찰 — 활동을 내 것으로 만들기
30점
(1) 순서 다시 짜기 — 이 활동을 처음 하는 친구에게 나라면 어떤 순서로 시킬지 쓰고, 왜 그 순서인지 한 문장으로 이유를 붙이세요. 지워도 되는 단계가 있다면 그것도 쓰세요. (15점)
(2) 이름 붙이기 — 오늘 한 일을 세 문장으로 정리한 뒤, '가'에서 일어난 일과 '나'에서 일어난 일에 교과서에서 배운(또는 배울) 과학 용어를 각각 짝지어 붙여 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 각 자리의 겹친 높이를 약속대로 정확히 더하고, 반 박자 뒤 값과 오르내리는 범위를 빠짐없이 구함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 두 자리의 차이에 이유를 붙였고, 또 다른 순간 값을 직접 정해 확인한 근거가 있음 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 순서 재설계에 이유가 있고, 두 자리에서 일어난 일에 알맞은 이름을 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
두 곳에서 퍼진 물결이 겹칠 때 생기는 두 가지 결과 · 총 100점
안내 — 1쪽에서 스스로 세운 개념을 이번에는 반복해서 적용해 봅니다. 풀이 과정을 빈 곳에 쓰고, 다 푼 뒤 맨 아래 정답으로 스스로 채점하세요.
1.두 점파원 S₁, S₂에서 나온 파동이 한 점에서 만날 때, 마루와 마루가 겹치는 지점에서 일어나는 현상의 이름을 쓰고, 그때 합성파의 진폭이 어떻게 되는지 쓰시오.
2.마루와 골이 겹치는 지점에서 일어나는 현상의 이름을 쓰고, 그때 합성파의 진폭이 어떻게 되는지 쓰시오.
3.보강 간섭이 일어나는 지점에서 두 파동의 위상차는 몇 도인가?
4.상쇄 간섭이 일어나는 지점에서 두 파동의 위상차는 몇 도인가?
5.보강 간섭이 일어나는 A점에서 반 주기(½ 주기)가 지나 두 파동이 마루에서 골로 바뀌었다. 이 지점은 여전히 보강 간섭인가? 이유와 함께 쓰시오.
6.두 파동이 중첩될 때 합성파의 변위를 구하는 원리(중첩 원리)를 한 문장으로 쓰시오.
정답
1. 보강 간섭 · 진폭이 커진다(두 진폭의 합).
2. 상쇄 간섭 · 진폭이 작아진다(진폭이 같으면 0).
3. 0°(위상차 없음).
4. 180°.
5. 그렇다. 두 파동이 여전히 같은 위상(둘 다 골)으로 겹쳐 골과 골이 만나므로 합성파의 진폭이 여전히 커진다 → 보강 간섭 유지.
6. 합성파의 변위 = 같은 지점에서 두 파동의 변위를 더한 값.