31장 음파의성질

소개

일반물리학실험

목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험기구 및 재료
4. 실험방법 및 구상
5. 참고문헌 및 출처

본문내용

2. 실험 목적
관 속에서 파의 공명현상을 이해하고, 이를 이용해 공기 중의 음파의 파장과 속도를 측정한다.

3. 실험 원리
진동수 f인 음파의 공기중에서 파장을 λ라 하면, 이 음파가 공기중을 전파하는 속도 V는 다음 관계식이 만족된다.
V = f × λ
진동수가 알려진 음차를 진동시켜서 한쪽끝이 막힌 유리관의 열린 쪽 관 끝에 접근시키면 기주속에는 방향이 반대인 두 개의 파가 진행되면서 정상파가 생긴다. 기주의 길이가 어느정도 적당한 값을 갖게되면 두파의 간섭으로 공명현상을 일으킨다.
이 현상은 음차에서 관 속으로 전파해 들어가는 입사파와 관 끝 막힌 곳에서 입구 쪽으로 반사해 나오는 반사파가 서로 간섭하여 정상파를 이룰 때 나타난다.

<중 략>

여기서 L1, L2, L3 들은 유리관 내의 공명위치를 나타난다. 관끝 L0에서 첫 번째 공명위치 L1까지의 길이는 λ/4 에 가까우나 실제는 이값보다 조금 작다. 이는 첫 번째 정상파의 배가 관의 모양, 크기 등에 따라서 관 끝보다 조금 위쪽에 위치한다는 것을 의미 하며 원주형의 관인 경우에는 관 끝에서부터 배까지 거리 δ와 관의 내반경 r과의 비, 즉 δ/r는 약 0.55∼0.85이다.
공기중 또는 어떤 기체중의 음속은 다음 식에 의하여 매질의 물리적 성질에 관계 된다.

<중 략>

5. 실험방법 및 구상
실험 1 기주의 한쪽이 막힌 경우
(1) 실험실 내부 온도를 기록한다. 공명을 일으키기 위해 진동수를 고정시키고 관의 길이를 피스톤으로 조정한다.
(2) 오실로스코프의 전원을 켜고 실험에 맞게 조정한다.
(3) 오실로스코프를 기주공명장치의 마이크로폰 연결단자에 연결한다.
(4) 함수발생기의 출력단자에 출력선을 연결하고 진폭 조절단자를 반시계 방향 최소로 돌려놓고 전원을 켠다.
(5) 파형 선택 단자를 sine 파형으로 주파수 범위 선택단자를 10k에 선택한 후 주파수 다이얼을 돌려 0.3에 놓으면 결과적으로 3.0kHz의 sine 파가 출력된다. 이처럼 실험에 맞는 주파수를 지정한다.

참고자료

· 일반물리학실험 (청문각)