실험 1-11 음속측정-기주공명 장치 예비레포트

소개

매우 높은 성적을 받은 레포트입니다.
과거 고대 한대 서강대 성균관대 수준의 학교 재학시 작성하였습니다.
여러 개의 참고 문헌을 이용했고, 모두 명기했습니다.
수식 또한 모두 컴퓨터로 작성되어 있습니다.
data 모두 포함되어 있습니다.
상당수 레포트에 data 처리 후 엑셀로 그래프를 그려 놓았습니다.
그림도 다수 삽입되어 있습니다.
discussion을 모두 충분히 적었습니다.

목차

1. 목적
2. 원리
3. 기구와 장치
4. 실험 방법

본문내용

1. 목적
알고 있는 진동수를 가진 소리굽쇠의 진동으로 기주를 공명시켜 그 소리의 파장을 측정함으로써 공기 중의 음속을 측정한다.

2. 원리
이 실험을 간략하게 설명하면 다음과 같다. 수직 유리관의 일부를 물로 채운 나머지의 공기기둥 입구에서 주어진 진동수의 소리굽쇠를 울린다. 물의 높이를 조절하여 공기기둥의 길이가 소리굽쇠의 진동과 공명을 이루도록 조정한다. 여러 개의 공명 위치를 찾아서 인접한 공명 위치들 사이의 평균 거리로부터 공기 중에서의 소리의 파장을 구하고 그 속도를 계산한다.
음파는 탄성매질의 연속적인 압축과 팽창작용을 통해서 이루어지는 종파이며, 기체, 액체, 고체가 모두 이러한 파동의 매질이 될 수 있다. 이때 파동의 속도 v는 일반적으로 매질의 탄성률 E와 밀도 에 의해 결정된다.
(식 1)
탄성률로는 고체의 경우에는 Young 탄성률, 액체의 경우에는 체적 탄성률이 적용된다. 기체의 경우에는 압축과 팽창이 단열변화이므로, 공기 중의 또는 어떤 기체 중의 음속은 다음 식에 의하여 매질의 물리적 성질에 관계된다.
(식 2)
여기서 압력 P와 밀도 d는 절대단위이고, k는 정압 비열 대 정적 비열의 비인 상수이다. (공기에 대해 k=1.403이다.)
P가 , d가 일 때 v는 cm/sec이다. 한편 기체 내에서의 음속은 온도의 함수이다. 이상기체의 법칙에서 =일정 이므로,

즉 절대 온도 T가 바뀌면 음속 v도 바뀐다. 그리고 기체의 밀도는 온도의 상승에 따라 감소하므로 온도가 높아질수록 음속이 커지는 것은 명백하다.
기체의 팽창법칙을 적용하면 다음과 같이 된다.
(식 3)
여기서 는 온도 t℃에서의 음속, 는 0℃에서의 음속, 는 기체의 팽창계수로서 이다. 즉, 이다.
진동수가 f인 파동(종파 혹은 횡파)의 공기 중에서의 파장을 라 하고, 이 파동이 공기 중에서의 전파하는 속도를 v라 할 때, 다음 관계식이 만족된다.
(식 4)
기주 공명 장치는 유리관과 고무관으로 연결된 용기의 위치를 변화시키면 유리관 내의 수면의 높이가 달라져서 유리관의 기주의 길이가 변화하게 되어 있다.
진동수가 알려진 소리굽쇠를 진동시켜 한쪽 끝이 막힌 유리관 속에 들어 있는 기주를 진동시키면, 기주 속에서 방향이 반대인 두 개의 파가 진행하면서 현의 진동 때와 같은 정상파가 생긴다. 이때, 기주의 길이가 어느 적당한 값을 가질 때 두 파의 간섭으로 공명이 일어나게 된다. 따라서, 소리굽쇠가 공기 중에서 발생하는 음의 파장 는

참고자료

· 없음