기주공명장치를 이용한 음속의 측정

소개

고유진동수를 아는 소리굽쇠로 기주공명장치의 공기기둥을 공명시키고, 이때 들리는 공명음으로부터 소리의 파장을 구해 소리의 전파속도를 구한다.

목차

1. 목적
2. 기구 및 재료
3. 이론
4. 실험 방법 및 결과

본문내용

기주공명장치는 그림 Ⅳ-1과 같이 물이 들어있는 유리관에 고무판으로 연결된 물통의 위치를 위아래로 변화시키면 유리관 속의 수면의 높이가 달라져서 유리관의 공기 기둥(氣柱)의 길이가 변하게 되어 있다. 진동수를 아는 소리굽쇠로 유리관 속의 기주를 진동시키면 기주 속에는 방향이 반대인 두 개의 파가 진행하면서 줄의 진동에서와 같이 정상파가 생긴다.
소리굽쇠가 내는 파장을 라고 하면 그 음에 대한 공명은 기주의 길이가 , , ,... 가 될 때마다 일어난다. 즉 그림Ⅳ-2에서와 같이 기주의 길이가 , , ,...가 될 때 공명하게 된다.
그림에 표시된 바와 같이 판 끝에서 첫 번째 공명위치까지의 거리 은 에 가까우나 실제로는 이 값보다 작다. 이것은 첫 번째 정상파의 배가 판의 모양, 크기등에 따라 관 끝보다 조금 위쪽에 위치하고 있기 때문이며, 관 끝에서 배까지의 거리 와 관의 내반경 과의 비, 즉 는 약 0.55～0.85 정도 이다.

4. 실험방법 및 결과
◈ 기주공명장치의 유리관 입구 근처에 수면이 놓이도록 물통의 높이를 조절하고 소리굽쇠를 고무망치로 두들겨 진동시켜서 관 입구에 가까이 가져가 보자. 수면의 높이를 서서히 내리면서(공기기둥의 길이는 늘어난다.) 소리 세기의 변화를 살펴보자. 공명음이 들릴 때만다 수면의 위치를 고무밴드로 표시하고 다음 표를 완성하자.

참고자료

· 대학물리학 대표역자:이춘우