아주대학교 A+ 2018 2-2 중급물리학실험 Resonance Tube 결과보고서

소개

모든 실험 A+로 수강하였습니다.
보고서 점수 항상 만점이나 만점에 가깝게 받습니다.

목차

1. [실험 1] 관의 공명진동수
(1) 실험결과
(2) 데이터분석 및 고찰

2. [실험 2] 관 속에서의 정상파
(1) 실험결과
(2) 데이터분석 및 고찰

3. [실험 3] 관의 길이와 공명 모드
(1) 실험결과
(2) 데이터분석 및 고찰

4. [실험 4] 관 속에서의 소리의 속도
(1) 실험결과
(2) 데이터분석 및 고찰

5. 참고문헌

본문내용

이 실험에서는 실험 1에서 측정한 공명진동수일 때, 배와 마디의 위치 측정을 통해 진동수와 파장, 진폭 사이의 관계를 파악해본다. 실험 1에서 확인하였듯이 열린관일 때는 마디-마디(또는 배-배) 사이의 거리가 반파장의 정수배를 따르고, 닫힌관일 때는 마디-마디 사이의 거리가 1/4 파장의 홀수배를 따른다. 또한 위의 식에 의해 공명진동수가 커지면 반파장씩 늘어난다.(편의를 위하여 반파장씩 늘어난다고 하였지만 엄밀히 말하면 공명진동수에서 파동의 개수가 1개 늘어나는 것을 생각하기 쉽게 축약한 것이다.) 이들을 파장의 측정을 통하여 실험적으로 확인해볼 것이다.
먼저 각 공명진동수에 따른 파장을 v=fλ의 식을 통하여 구해보면(소리의 속도는 340m/s로 일정하므로), 592Hz일 때 파장은 57.4cm, 545Hz일 때 파장은 62.3cm이다. 최대-최대/최소-최소 사이의 거리를 평균은 열린관에서 28.5cm, 닫힌관에서 30.5cm 인데 이는 반파장의 값으로 실제 값과 비교해보면 0.2, 1.0 의 오차밖에 가지지 않는다. 따라서 이론의 값에 매우 부합하는 결과라고 할 수 있고, 실험은 성공적으로 진행되었다고 볼 수 있다.
하지만 실험에 매우 이상한 점이 있었는데, 이는 열린관과 닫힌관 모두 최대가 측정되어야 할 때 최소가, 최소가 측정되어야 할 때 최대가 측정되었다는 점이다. 이는 다른 실험들과의 비교를 통해서 이유를 추측 가능한데, 값들의 비율로 측정한 실험에서는 모두 좋은 결과가 나왔지만 그 값들의 절대치(예를 들자면 본 실험의 최대/최소 실험 4의 반사파의 모양)를 측정하는 실험에서는 결과들이 모두 완전히 반대로 나오는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 이는 음파를 받아들이는 센서에 문제가 있어 측정이 완전히 반대로 되고 있다고 받아들일 수 있을 것이다. 음파를 받아들이는 센서를 교체하면 완벽한 실험 결과를 얻을 것이라고 기대할 수 있다.

참고자료

· https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1133730&cid=40942&categoryId=32235
· https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3537247&cid=60217&categoryId=60217
· https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1140517&cid=40942&categoryId=32237