기주공명실험 예비 + 결과 리포트

소개

Tube안에서 일정한 주파수를 가진 음파가 진행해나갈 때 관의 길이에 따른 음파의 공명현상을 관찰하고, 공명현상이 일어날 때의 정상파의 모양을 관찰하며 이를 이용해 공기중에서의 음속을 측정한다.

목차

I. 개요(Introduction)
II. 이론(Theory)
III. 실험장치 및 절차(Apparatus & Procedure)
IV. 데이타 및 결과 ( Data & Results )
V. 오차해석 ( Error Analysis )
VI. 토의 ( Discussion )

본문내용

I. 개요(Introduction)
Tube안에서 일정한 주파수를 가진 음파가 진행해나갈 때 관의 길이에 따른 음파의 공명현상을 관찰하고, 공명현상이 일어날 때의 정상파의 모양을 관찰하며 이를 이용해 공기중에서의 음속을 측정한다.
II. 이론(Theory)
진폭과 진동수가 같은 두 파동이 서로 반대방향으로 진행하여 중첩되어 나타나는 모습을 보면 마치 파동이 이동하지 않고 제자리에서 진동하는 것처럼 보인다. 중첩된 이러한 파동을 정상파라고 한다.
막힌관과 열린관에서의 각각의 공명조건은
막힌관 : L=;( n: 1, 3, 5…)
열린관 : L=;( n: 1, 2, 3…)
이론적으로는 위의 그림과 같으나 실험적으로는 관의 끝에 정확히 배나 마디가 만들어지지 않는다. 그 이유는 관의 끝부분에서 음파의 행동이 관의 직경, 그리고 주파수와 관련이 있기 때문이다. 그래서 이 오차를 보정해 주어야 한다.
즉, 위의 공명조건은 실험적으로 바뀌어보면
막힌관 : L +0.4d = ; ( n : 1, 3, 5, 7, 9 ....)
열린관 : L +0.8d = ; ( n : 1, 2, 3, 4, 5 ....) ( 여기서 d는 관의 직경이다.)
음파의 진행속도는 매질에 종류에 따라 그 값이 다르게 나타난다. 다음의 표에서 매질에 따른 음속의 변화를 알 수 있다.
이론적으로 공기중에서 이론적인 음파의 속도는 다음과 같다.
( T : 섭씨온도 )
위의 공명조건에서 구한 파장과 컴퓨터상에서 조절해준 주파수로부터 음속을 구할 수 있다. 즉, ( : 주파수 , : 파장 )
III. 실험장치 및 절차(Apparatus & Procedure)
1. 실험 장치
Resonance Tube, 750 Interface, Power amplifier, 온도센서, 버니어 켈리퍼스
2. 실험 절차
1) 실험장치를 확인한다. 마이크 Off, 750 Interface off후 연결된 2개의 플러그를 뽑고 온도센서를 연결한다.
2) DataStudio를 실행해서 소프트웨어적으로 연결한 후 온도를 측정한다.
3) 750 Interface 를 OFF 한후 온도센서를 제거하고 Resonance Tube에 연결된 케이블을 연결한다.
4) 버니어켈리퍼스로 Tube 의 내경을 측정한다.
5) 스피커랑 Tube 사이의 거리를 측정한다.
6) 소프트웨어적으로 연결하고 파형을 조절한다.
7) Scope 창을 이용해 파형을 관찰할 준비를 한다.

참고자료

· 없음