음속도 측정

소개

소리굽쇠를 진동시켜 소리의 파동이 유리관 내를 전파하도록 하고 정상파가 되는 공명 조건을 찾아 음파의 파장을 구하여 공기 중 음속을 측정한다.

목차

1. 실험목적
2. 실험원리 및 방법
3. 측정값
4. 계산 및 오차
5. 느낀점 및 검토

본문내용

1. 실험목적

소리굽쇠를 진동시켜 소리의 파동이 유리관 내를 전파하도록 하고 정상파가 되는 공명 조건을 찾아 음파의 파장을 구하여 공기 중 음속을 측정한다.

2. 실험원리 및 방법

- 원리 : 공기 중의 음속은 Laplace의 이론에 의하면 , 대기압 하에서
(1)
이다. 여기서 는 공기의 정압비열/정적비열이며 는 공기의 밀도. , 1기압 하에서의 음속을 이라 하면
(2)
이다. 는 공기의 체적 팽창계수이다.
소리굽쇠 를 진동시켜 생긴 음파가 한쪽 끝이 물로 막힌 유리 관 속을 전파하면 관 속의 수면에서 반사된 음파와 간섭하여 정상파가 생긴다. 이 때 유리 관속의 공기 기둥이 적당한 길이여서 관의 열린 곳이 정상파의 배가 되어야 하며 이 배에서의 공기 진동에 소리굽쇠의 진동에 의한 음파가 공명을 일으켜 대단히 큰 소리가 난다. 즉 소리굽쇠와 공기 기둥 사이에 공명이 일어난다. 공명이 일어날 때의 굉기 기둥의 길이와 소리굽쇠의 진동에 의한 음파의 파장 와의 관계를 다음과 같이 나타낼 수 있다.
(3)
이다. 음파의 파장 와 소리굽쇠의 진동수 는 음속 와 다음 관계를 만족한다.
(4)
식 (3)과 (4)에서 음속 는
(5)
이 된다.
- 방법 :

a) 공기 기둥 고명 장치에 물을 채운다. 이 때 물통을 위 아래로 움직여 관 속의 수면이 꼭대기에서 아래가지 움직일 수 있도록 한다.
b) 소리굽쇠의 진동을 방해하지 않도록 소리굽쇠의 나무 손잡이를 잡고 고무망치로 소리굽 쇠를 때려서 진동시킨 후 유리관 위 1cm 위에 수평으로 놓는다.
c) 물통을 서서히 밑으로 내리면서 유리관 열린 부분에 귀를 기울이면서 수면의 어떤 위치 에 이르러 갑자기 커지는 공명 소리를 듣게 된다. 그 위치를 잣눈 S로 읽는다.
d) 다시 소리굽쇠를 진동시키고 공명 소리가 나는 근처에서 수면 놓이를 천천히 변화시키면 서 정확한 첫 번째 공명 위치 을 찾는다. 이와 같은 방법으로 첫 번째 공명 위치을 10 회 측정하여 그 평균을 계산한다.

참고자료

· 없음