관의 공명과 음속측정 예비 & 결과

소개

공학물리 - 관의 공명과 음속측정 실험의 예비, 결과 리포트입니다.

목차

예비리포트 :
1. 실험 목적
2. 이론
3. 실험 장비 및 기구
4. 실험 방법
5. 실험 결과 예측

결과리포트 :
1. 실험 결과
2. 결과 분석
3. 토의사항

본문내용

1. 실험목적

관 내부에서 일정한 주파수의 음파가 전파될 때 관의 길이의 변화에 따른 음파의 공명현상을 이해하고 그때의 정상파 모양을 관찰하여 공기 중의 음속을 측정한다.

2. 이론

(1) 음 파

스피커의 진동판이 진동하면 음파가 공기 중으로 전파된다. 음파는 스피커의 진동판 쪽으로 가까워지고 멀어지고 하는 공기분자의 작은 운동으로 이루어져 있다. 만약 스피커 근처의 작은 공기 체적을 볼 수 있다면 그 공기 체적이 스피커로부터 멀리 이동하는 것이 아니고, 스피커 떨림의 진동수로 스피커로부터 가까워지고 멀어지고 하는 것을 볼 수 있을 것이다. 이 운동은 줄(string)의 파동전파와 매우 유사하다. 중요한 차이점은 줄(String)에서의 진동 운동은 파동의 전파 방향에 수직(횡파)이지만, 음파는 전파방향과 같은 방향이다. 그래서 음파를 종파(longitudinal wave) 라고 한다. 또한 음파는 매질 속에서 함(compression)과 소함(rarefaction)을 반복하면서 진행한다. 스피커의 진동판이 앞쪽으로 움직이면 진동판 근처의 공기는 비교적 높은 공기 압력의 작은 체적이 만들어져 밀하게 된다. 이 작은 고압력의 공기 체적은 근처의 공기를 밀하게 하고 스피커로부터 멀리 전파되게 한다. 반대로 스피커의 진동판이 안쪽으로 움직이면 진동판 근처의 공기는 비교적 낮은 공기 압력의 작은 체적이 만들어져 소하게 된다. 이 소 역시 스피커로부터 멀리 전파된다. 일반적으로 소리는 모든 방향으로 전파 되지만 우리는 이 실험에서 직선형 관을 이용하여 일차원의 전파로 단순화하기로 한다.

(2) 관내에서의 정상파(Standing Wave)


정상파는 파동이 줄의 한쪽 끝에서 반사되어 되돌아오는 파동과 원래 진행하던 파동사이의 간섭에 의해 만들어 진다. 또한 음파가 관의 한쪽 끝에서 반사되어질 때도 정상파가 만들어 진다. 줄에서 정상파는 배(antinode)와 마디(node)를 가지고 있다. 배는 정상파에서 진폭이 최대 진폭을 가지고 위 아래로 진동하고, 마디에서는 줄이 움직이지 않는다. 이와 유사하게 음파에서의 정상파도 변위 배(공기 진동의 진폭이 최대)와 변위 마디(공기가 진동하지 않음)를 가지고 있다.

참고자료

· 없음