[물리학실험]Resonance Tube

소개

"[물리학실험]Resonance Tube"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론 및 원리
3. 실험 방법
4. 실험 결과
5. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
가. 본 실험은 공명관과 오실로스코프를 이용하여 소리의 파형을 알아보고 폐관과 개관의 공진주파수와 정상파의 파형을 알아보고 궁극적으로 소리의 속도를 구해보는 실험이다.
나. 공명이 일어나는 열린 관과 닫힌 관에서의 조화모드를 분석한다.

2. 실험 이론 및 원리
가. 음파(Sound wave)
매질을 통해 에너지가 전달될 때 매질의 움직임이 에너지의 이동방향과 ① 수직인 경우(횡파, transverse wave)와 ② 평행인 경우(longitudinal wave) 두 가지가 나타난다. 음파는 ②의 형태를 띤 파동이다. 주변에서 소리를 내는 스피커를 관찰하여 음파를 분석해볼 수 있다, 스피커가 소리를 낼 때 내부의 진동판이 진동을 한다. 진동판이 앞으로 움직이면 그 영역 공기의 밀도가 높아지고(기체분자 충돌이 세지고) 뒤로 움직이면 진동판이 있던 영역 공기 밀도가 낮아진다(기체분자 충돌이 약해든다). 소리는 이 공기 밀도의 반복적인 변화로 발생한다. 공기 밀도가 높은 부분을 밀하다고 하고 낮은 부분을 소하다고 하며 이러한 형태의 파동(종파)을 소밀파라고도 한다.

즉 음파는 공기 밀도가 높은 부분(밀)과 낮은 부분(소)이 반복적으로 생기고 퍼져나가면서 에너지를 전달하는 파동이다. 공기 밀도의 변화는 그 영역에서 압력의 변화로도 볼 수 있어 음파는 공기 압력의 변화로 에너지가 전달되는 파동이라고도 할 수 있다. 보통 진동수는 20～2만Hz, 파장은 0.017～17m, 공기 중 속력은 340m/s ^{2}이다. 또한 일상에서 귀를 막거나 물속에서 약간의 소리가 들리는 걸 경험할 수 있는데 이는 음파의 매질이 꼭 공기일 필요가 없기 때문이다. 매질이 종파의 형태로 진동하고 파동의 진동수와 파장이 위의 조건을 만족한다면 고체, 액체매질에서도 소리는 전달된다. 매질인 분자들이 진동하는 정도에 따라 파동의 전달이 달라지므로 매질에 따른 파동(음파)의 속력은 기체>액체>고체 순이다.

나. 정상파(Stationary wave)
양 끝이 마디(node)인 파동을 정상파라 한다. 마디란 진폭이 0인 지점이고 정상파에서 마디는 2 이상의 정수값을 갖는다.

참고자료

· General Physics Laboratory
· 대학물리학1 7th Edition, Raymond A. Serway, 북스힐, 2011
· Newton HIGHLIGHT, 파동의 사이언스, 나카무라 겐타로 외, 뉴턴코리아, 2011
· 소리의 원리와 응용, 이성태, 경문사, 2003