물실보고서 - 음파의 성질

목차

1. 실험목적
2. 실험원리
3. 실험기구 및 재료
4. 실험방법
5. 측정값
6. 실험결과
7. 결과에 대한 논의
8. 결론

본문내용

◎ 음파의 발생
양 끝이 고정된 팽팽한 줄에 정지파가 생길 수 있다. 정지파는 줄을 따라 진행하는 파동들이 양 끝에서 반사되기 때문에 생긴다. 파동의 파장이 줄의 길이와 잘 맞으면 반대 방향으로 진행하는 파동들이 중첩되어 정지파(또는 진동모드)를 형성한다. 그러한 조건이 만족되는 음파의 파장은 줄의 공명진동수에 대응된다. 정지파의 이점은 줄이 지속적으로 큰 진폭으로 진동하여 주위의 공기를 주기적으로 밀어내고 끌어당김으로써 줄과 같은 진동수의 음파를 발생시킬 수 있다는 것이다. 이러한 음파의 발생은 기타 연주가에게 매우 중요하다.
공기관에서도 비슷한 방식으로 정지파를 발생시킬 수 있다. 음파는 관 속의 공기를 통해 진행하다가 양 끝에서 반사된다.(반사는 한 끝이 열려 있어도 일어나지만 양 끝이 닫혀 있을 때보다 완전하지는 못하다) 음파의 파장이 관의 길이와 잘 맞으면 관 속에서 반대 방향으로 진행하는 파동들이 중첩되어 정지파를 형성한다. 그러한 조건을 만족시키는 음파의 파장은 관의 공명진동수에 대응된다. 정지파의 이점은 관 속의 공기가 안정적이고 큰 진폭으로 진동하여 관 속의 진동과 같은 음파를 열린 끝으로 내보낼 수 있다는 것이다. 이러한 음파의 발생은 예를 들어 오르간 연주자에게는 매우 중요하다.
정지파의 다른 특성들은 줄의 파동과 비슷하다. 관의 막힌 끝에는 줄의 고정단과 같은 마디가 있어야 한다. 그리고 관의 열린 끝에는 자유자재로 움직이는 고리에 연결된 줄의 끝과 같이 배가 있어야 한다.(실제로는 관의 열린 끝에 대한 배는 끝으로부터 약간 밖에 있다)

3. 실험기구 및 재료

기주 공명 장치, 오실로스코프, 함수 발생기

4. 실험방법

[ 기주의 한쪽이 막힌 경우 ]
① 실험실 내부 온도를 기록한다.
② 오실로스코프의 전원을 켜고 모드는 [CH-1], AC-GND-DC 스위치는 [GND], VOLTS /DIV 스위치는 [0.1V], TIME/DIV 스위치는 [1ms]에 각각 선택한 후 CH-1 입력 단자에 입력선을 연결하고 신호가 스크린의 중간에 위치하도록 수직 위치 조정 손잡이를 조정한다.
③ 오실로스코프의 CH-1 입력선을 기주 공명 장치의 마이크로폰 연결 단자에 연결한다.

참고 자료

일반물리학실험, 제3판, 제18장, p.168~171, 부산대학교 물리학교재편찬위원회, 청문각, 2014년
일반물리학, 개정9판, 제17장, p.548~549, Halliday, Resnick and Jearl Walker, 범한서적주식회사, 2011년