[물리실험a+] 음속측정 실험결과레포트

소개

물리실험 시간에 제출한 결과 레포트 입니다.

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목차

실 험 보 고 서
음속 측정(공기 기둥 공명 장치)
1.목적
2.이론
3.장치 및 실험
4.측정값
5.계산 및 오차
6.결론 및 검토

본문내용

1.목적
소리굽쇠를 진동시켜 소리의 파동이 유리관 내를 전파하도록 하고 정상파가 되는 공명 조건을 찾아 음파의 파장을 구하여 공기 중 음속을 측정한다.

2.이론
공기 중의 음속은 Laplace의 이론에 의하면 t˚C, 대기압 p하에서
(1)
이다. 여기서 는 공기의 정압비열/정적비열이며 는 공기의 밀도, 0˚C, 1기압 하에서의 음속을 이라 하면

=331.4m/s (2)
이다. 는 공기의 체적 팽창계수이다.
소리굽쇠 F를 진동시켜 생긴 음파가 한쪽 끝이 물로 막힌 유리 관 속을 전파하면 관 속의 수면에서 반사된 음파와 간섭하여 정상파가 생긴다. 이 때 유리 관 속의 공기 기둥이 적당한 길이여서 관의 열린 곳이 정상파의 배가 되어야 하며 이 배에서의 공기 진동에 의한 음파가 공명을 일으켜 대단히 큰 소리가 난다. 즉 소리굽쇠와 공기 기둥 사이에 공명이 일어난다. 공명이 일어날 때의 공기 기둥의 길이와 소리굽쇠의 진동에 의한 음파의 파장 와의 관계를 그림 VI-4에 나타내었다. 그림과 같이 공명이 발생하는 마디점의 위치 의 위치를 잣눈 S로 읽어 이라고 하면
(3)
이다. 음파의 파장 와 소리굽쇠의 진동수 f는 음속 u와 다음 관계를 만족한다.
(4)
식 (3)과 (4)에서 음속 u는
(5)
이 된다.
3.장치 및 실험
·필요한 기구 : 공기 기둥 공명 장치(공명용 유리관, 스탠드, 클램프, 수위변 화 장치), 소리굽쇠, 고무망치, 온도계, 압력계
·실험 방법 : ①공명 장치에 물을 가득 채운 후에 물통을 상하로 움직여서 물이 넘치지 않도록 물의 양을 조절한다.
②다음 소리굽쇠의 진동을 방해하지 않도록 소리굽쇠의 손잡 이를 잡고 고무망치로 때려서 진동을 시킨 후, 물통을 서서 히 내리면서 갑자기 소리가 커지는 지점을 찾아 기록한다.
③공명 소리 지점의 근처에 물의 수면이 오도록 하고 다시 소
리굽쇠를 진동시켜 첫 번째의 공명 지점 를 찾고, 를 찾 고 다시 소리굽쇠를 진동시켜 동일한 방법으로 두 번째 공 명 지점 을 세 번째 공명 지점인 , 네 번째 공명 지점 를 찾는다.
④이와 같은 방법으로 10회를 측정하여 평균을 구한다.
⑤④에서 구한 평균을 이용하여 와 에 대 입한 뒤 두식을 더하여 를 구한다.
⑥소리굽쇠의 진동수 f를 기록한다.
⑦(4)의 식을 이용하여 음속을 계산한다.

참고자료

· 광림사 일반물리학.