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초점거리 측정-얇은렌즈 평가A좋아요

초점거리 측정 - 얇은 렌즈1. 실험목적오목 렌즈나 볼록 렌즈의 초점거리를 결정하고 볼록렌즈에 의한 상의 배율을 측정한다.2. 실험원리물체와 렌즈에 의해 맺혀진 상의 위치는 렌즈 공식에 의하여 다름과 같이 주어진다.a : 물체에서 렌즈(거울)까지 거리b : 상에서 렌즈(거울)까지 거리 (+ :실상, -:허상) 볼록거울과 오목렌즈는 허상,오목거울과 볼록거울은 물체가 놓인 위치에 따라 상이 달라짐f : 초점거리(+:실초점, -:허초점) 볼록거울과 오목렌즈는 허초점, 오목거울과 볼록렌즈는실초점렌즈에 의해 형성된 상의 배율은 상의 길이 I와 물체의 길이 O의 비로 정의된다. 이것은 또한 상의 거리에 물체의 거리의 비와 같다.I : 상의 길이O : 물체의 길이3. 실험기구 및 장치① PASCO 렌즈(볼록렌즈(좌)와 오목렌즈(우))② 광학대③ 스크린④ 광원과 화살표4.실험 방법[1] 볼록렌즈[실험 I](1) 렌즈를 이용하여 태양빛이 한점에 맺히게하여 근사적 초점거리를 구한다.(2) 광학대의 양 끝에 스크린과 화살표 모양의 물체를 두고, 물체의 뒤편에서 스크린을 향하여 백열등으로 비춘다.(3) 물체와 스크린을 고정시킨 다음 거리(D)를 측정한다. 이때, 물체와 스크린까지의 거리는 렌즈의 초점거리의 약 5배 정도가 좋다.(4) 렌즈를 물체 가까이 놓고 스크린에 확대된 상을 관찰하면서 렌즈를 좌우로 조금씩 움직여 스크린에 가장 선명한 상이 나타나도록 렌즈를 조정하라. 물체와 렌즈, 스크린 등의 중심이 일직선상에 있도록 하고, 광축에 수직하도록 하라.(5) 렌즈로부터 물체와의 거리(a)와 스크린까지의 거리(b)를 측정하여 기록한다. 또한, 물체의 크기와 상의 크기를 측정하라.(6) 렌즈를 스크린 가까이 움직여 축소된 선명한 상이 스크린에 나타나도록 하여 렌즈로부터 물체와의 거리(a')와 스크린까지의 거리(b')를 측정하여 기록한다. 또한, 축소상의 크기를 측정하라.(7) 위의 과정(3)~(6)을 5회 이상 반복하여 측정하라.(8) 렌즈공식 (식(1))을 이용하여 초점거리를 구하라.(9) 과정(4)와 (6)에서 렌즈의 움직인 거리를 d라고 하면(d = a' - a 혹은 b - b'), 렌즈의 초점거리는 다음 관계식과 같이 표현된다.(3)식 (3)을 이용하여 렌즈의 초점거리를 구하라([그림 24-2] 참조).(10) 확대된 상과 축소된 상의 크기와 물체의 크기로부터 구한 렌즈의 배율과 물체와 상의 거리로부터 구한 배율을 비교하라.[실험 II](1) 렌즈를 광학대의 중앙 정도에 위치시킨 후 고정시킨다.(2) 렌즈에서 물체까지의 거리 (a)와 렌즈에서 스크린까지의 거리 (b)를 똑같이 맞춘 뒤 물체와 스크린을 같은 비율로 움직여 선명한 상이 스크린에 나타나는 지점을 찾아 그때의 a, b(a=b)를 기록한다.(3)에서 d가 0이므로을 이용하여 초점거리를 구한다.(4) 과정(2)~(3)를 5회 반복한다.[2] 오목렌즈오목렌즈 그 자체는 빛을 발산시키기 때문에 실상을 만들 수 없다. 따라서 [실험 1]에서 사용한 볼록렌즈를 함께 사용하여 초점거리를 측정한다.(1) [1]의 [실험 1]에서와 같이 볼록렌즈를 두고 스크린에 선명한 상이 맺히게 한다. 이때 스크린을 뒤로 움직일 수 있도록 공간을 둔다.(2) 렌즈와 스크린의 위치를 측정한다.(3) 볼록렌즈와 스크린 사이에 오목렌즈를 둔다. 오목렌즈의 발산하는 성질 때문에 볼록렌즈에 의해서 생긴 상보다 먼 곳에 상이 생기게 된다.(4) 스크린을 움직여서 선명한 상이 맺히게 거리를 조정하고, 오목렌즈와 스크린의 위치를 측정한다.(5) [그림24-3]과 같이 a₂(

자연과학| 2012.01.13| 6페이지| 1,000원| 조회(527)

렌즈, 초점거리, 얇은렌즈, 오목렌즈, 볼록렌즈, 초점거리 측정, 일반물리학(초점거..

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줄의 진동 평가A좋아요

줄의 진동1. 실험 목적줄에서의 정상파를 이해한다. 줄의 장력과 속도간의 관계를 이해하고 줄의 선밀도를 구할 수 있다.2. 실험 원리양끝이 고정된 현을 진동시키면 현을 따라 진동수와 진폭이 같은 두 파동이 반대 방향으로 진행하게 된다. 따라서 현에는 이 두 파동이 합성파인 정상파가 생긴다. 길이 L인 선밀도 ρ 인 현을 장력 T로 잡아 당겼을 때 현에 전달되는 횡파의 속도 v 는이고 정상파의 파장 λ와 현의 고유진동수 f는이다. 여기서 n은 정상파의 배수 이다.첫 번째 그림과 같이 진동이 현에 수직한 경우 진동수 f와 현의 진동수은 같게 된다. 즉이다.두 번째 그림과 같이 진동이 현에 평행한 경우에는 임의적 진동이 두 번 진동하는 동안 현은 1회 진동하므로 현이 공명을 일으킬 때는 임의적 진동 f와 현의 진동는이다.3. 실험 기구①파동발생기 (SP8024)② POWER AMPLIFIER (CI-8662)③ 실 ④ 추 ⑤ 추 걸이 ⑥ 도르래 ⑦ 지지막대 ⑧ 패치코드 ⑨ 줄자4. 실험 방법① Science Workshop interface를 컴퓨터에 연결하고 interface와 컴퓨터를 켜라.② POWER AMPLIFIER의 DIN plug를 interface의 Analog Channel A에 연결하라.③ 줄의 진동.ds 파일을 열어라.④ Analog Channel A 를 POWER AMPLIFIER 로 설정 한다.(주의 : 실험기구의 과부하를 피하기 위해 실험 기구 설치가 완성될 때 까지 POWER AMPLIFIER 의 전력 스위치를 켜지 말아라.)⑤ 파동발생기를 수평 지지대 근처의 실 아래에 놓아라. 실을 파동발생기의 맨 위에 있는 가는 구멍에 넣어 파동발생기가 실을 아래위로 진동할 수 있게 하라. 패치코드를 사용하여 파동발생기를 POWER AMPLIFIER의 출력 잭에 연결하라.⑥ 줄자를 사용하여 진동할 실 구획 길이 L를 측정하라.☞ 실의 길이 L은 어디서부터 어디까지 측정해야 하는가?⑦ POWER AMPLIFIER의 뒤 쪽에 있는 전력 스위치를 켜라.⑧ 실의 끝에 추걸이를 달고 추걸이에 50g의 추를 매단다.(추걸이와 추의 질량이50g이 되도록 한다.)⑨ 줄의 정상파의 배수(n)가 1이 되도록 진동수를 조절하라.(진동수는 Signal Generator로 조절한다. Signal Generator의 전압은 6V로 고정한다.)⑨ 정상파의 배수(n)가 2,3,4,5 배가 되는 진동수를 찾아라.⑩ 추의 질량을 70g, 90g, 110g, 130g 로 바꾸고 ⑧,⑨ 을 반복하라 진동수를 실험 결과에 기록한다.⑪ 파동 발생기를 수평지지대의 수직으로 바꾸고 ⑧~⑩을 반복하라 (줄에 수평으로 진동을 줄 수 있게 장착한다.) 진동수를 실험 결과에 기록한다.6. data[실험 I] 수평지지대에서의 진동수 기록 L= 2.6 (m)nfλ=2L/n[m]v=fλ[m/s]p=T/v2[kg/m]m=0.05kg1205.21042402.61043601.731044801.310451001.04104평균104m=0.07kg1235.2119.62462.6119.63491.73119.64921.3119.651151.04119.6평균119.6m=0.09kg1265.2135.22522.6135.23781.73135.241041.3135.251301.04135.2평균135.2m=0.11kg1295.2150.82582.6150.83971.73150.841161.3150.851451.04150.8평균150.8m=0.13kg1315.2161.22622.6161.23931.73161.241241.3161.251551.04161.2평균161.2[실험 II] 수직 지지대에서의 진동수 기록 L= 2 (m)nfλ=2L/n[m]v=fλ/2[m/s]p=T/v2[kg/m]m=0.05kg1*************231.3381.*************50.878평균81.359m=0.07kg14*************71.3397.*************00.896평균96.951m=0.09kg*************1031651.33109.*************700.8108평균108.745m=0.11kg*************2231861.33123.69424411225평균122.4225m=0.13kg*************4632021.33134.3345평균138.116. 질문사항/손가락 질문① 정상파란 무엇인가?- 진폭과 진동수가 같은 파동이 서로 반대방향으로 이동할 때 발생하는 파동 조합으로 정재파라고도 한다. 진행파와 대비된다. 서로 반대방향으로 진행하는 같은 진폭과 같은 진동수의 2개 파동 asin(kx－ωt)와 asin(kx＋ωt)를 합성하면 2a?sinkx?cosωt로 되어 위상이 공간좌표와 관계없는 정상성을 지닌다. 1개의 진행파와 그 고정단에 의한 반사파와의 중첩에 의해서도 발생한다.- 일반적으로 서로 역방향으로 진행하는 두 파동이 겹쳐서 진행하지 않는 파동을 진행파에 대하여 정상파라고 한다. 즉, 진폭 및 파장이 같고 두 파동이 합성되어 파형이 진행하지 않는 상태의 파동이다. 진동이 항상 0인 장소를 정상파의 마디, 진폭이 최대가 되는 점을 정상파의 배라고 한다. 또 두 파동이 한 점에서 만날 때, 어떤 경우에는 서로 강화시키고, 어떤 경우에는 서로 약화시키는 현상이 나타나는데, 이는 회절과 더불어 파동의 특유한 성질로, 이를 파동의 간섭이라 한다. 정상파가 생기는 것은 그 현상 중 하나이다.② 속도() 대 장력(T) 의 그래프를 그려라. ③ 속도() 대 장력(T) 의 그래프에서 기울기는 무엇을 의미하는가?- 실의 밀도④진폭이 두배가 되는 경우에 대해 생각해 봅시다☞ 실의 길이 L은 어디서부터 어디까지 측정해야 하는가?파형 구동자와 줄이 만나는 점부터 재어야 한다. 그 이유로는 첫째, 파형구동자만의 진폭으로는 줄의 진동의 배가 되기는 어렵다. 진폭이 너무나 작기 때문이다. 둘째, 파형구동자의 진폭은 작다. 주파수가 커지면, 즉 파형구동자의 움직임이 빨라지면, 파형 구동자와 줄이 만나는 점은 거의 움직이지 않는 것으로 보인다. 그러므로 근사치를 생각해 볼 때, 파형 구동자와 줄이 만나는 점을 마디로 생각을 하는 것이 옳다고 생각한다.7. 결과 및 토의- 이번 실험은 줄의 장력과 속도간의 관계를 이해하고 줄의 선밀도를 구하는 것으로 생각보다 시간이 꽤 걸렸다. 결과 데이터를 분석해보니 수평 지지대나 수직 지지대나 질량이 증가 할수록 진동수 가 증가했고 정상파의 배수가 2, 3, 4, 5배로 증가 할수록 진동수도 그와 비슷하게 증가했다. 파장은 진동수에 비례하여 작아졌으며 속도 v는 수직이나 수평이나 비슷한 값을 보였다.

자연과학| 2012.01.13| 7페이지| 1,000원| 조회(1,161)

실험기구, 진동수, 줄의 진동, 줄자, 일반물리학(줄의진동), 파동발생기, 출력 잭, 실 구획

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전기저항 측정 - Wheatstone Bridge

전기저항 측정 ? Wheatstone Bridge실험목적휘트스톤 브리지의 구조와 사용 방법을 알고, 이것을 이용하여 미지의 전기저항을 정밀하게 측정한다.2. 실험원리휘트스톤 브리지는 저항 R1, R2, R3, Rk와 Rx를 연결하고, 점 a와 b사이를 검류계 G로 연결하여 두 점 사이의 전위차를 알아볼 수 있게 한 장치이다.이 휘트스톤 브리지는 R1과 R2 및 Rk를 적당히 조절하여 검류계(G)에 전류가 흐르지 않게 하여 평형조건을 찾는 영접법을 사용한다. 검류계에 있는 스위치를 닫았을 때 검류계의 지침이 0이 된다는 것은 a와 b점 사이에 전류가 흐르지 않는다는 것을 말하며, a와 b점은 등전위점이 되었다는 뜻이다. 이것은이 같다는 뜻이므로(1)(2)이 성립된다.지금 R1과 R2, Rk와 Rx는 서로 연결되어 있다. 검류계를 통하는 전류가 0이므로가 되어, 식 (1)과 (2)의 비를 취하면를 얻는다. 즉,(3)습동선형 휘트스톤 브리지에서 R1과 R2는 단면적이 A이고 비저항이 p인 균일 저항선의 선분으로 되어 있다. 따라서, 단위길이당 저항은 일정하다. ㄸㆍ라서, 각 선분의 저항 R1과 R2는 그 길이에 비례한다. R1에 해당하는 선분의 길이는 l1, R2에 대한 선분의 길이를 l2라 하면 R1, R2는따라서,(4)식 (4)룰 (3)에 대입하면 Rx는(5)이다. 따라서 l1과 l2를 측정하고 Rk의 값을 정확히 앎으로써, Rx를 정확히 측정할 수 있다.한편 미지저항 Rx를 정밀하게 측정하는 장치로는 dial형 휘트스톤 브리지와 저항상자형 휘트스톤 브리지가 있다.3. 실험기구 및 장치①휘트스톤 브리지②검류계③기준 저항체 (저항값을 알고 있는 것 : Rk)④미지 저항체⑤직류전원 공급장치 (전압과 전류의 양을 조절할 수 있는 것)※장치배열은 [그림 28-1 (b)]와 같음⑥Digital Multimeter4. 실험방법(1) 미지저항 Rx로 선택된 저항체의 색 코드를 보고, 그 저항의 평균값 Rc와 Rx를 Multimeter로 측정한 저항값 Rm을 보고서의 표에 기입한다.(2) 기준저항 Rk와 미지저항 Rx 의 값을 Multimeter로 측정하여 표에 기입한다.(3) [그림 28-1(b)]와 같이 회로를 연결한다.(4) 처음에는 반드시 전원 공급장치의 전류의 양을 작게하여 실험한다.(5) 검류계 끝에 달린 접촉단자 (b점)의 위치를 적당히 이동시켜 검류계의 전류가 거의 0이 되는 위치 (b점 이동)를 찾는다.(6) 검류계를 더 민감하게 하기 위하여 전원 공급장치의 전류의 양을 크게 하여 b점의 위치를 정밀하게 조정하면서 검류계로 흐르는 전류가 정확히 0이 되는 점 b를 찾는다.(7) b점을 찾은 후 l1과 l2 의 길이를 측정하여 측정값을 표에 기록한다.(8) l1과 l2는 (5), (6), (7)을 반복하여 5번 정도 측정하여야 한다.(9) Rk의 값을 바꿔가면서 (4)~(8)과정을 반복하여 Rx의 값을 측정한다.(10) 나머지 2개의 미지저항에 대해서도 앞의 순서를 반복하여 저항값을 측정한다.5. DATA[실험 I]색 코드로 읽은 저항값 Rc : 700 Ω오차범위 : ±1 %Multimeter로 읽은 저항값 RM : 698 Ω횟수Rkl1l2l2 / l1RxRm과의 오차 %150041.558.11.47000.3241.658.24341.357.82441.558.1541.558.1평균41.4858.072횟수Rkl1l2l2 / l1RxRm과의 오차 %170050.250.217000.3250.350.3350.250.2450.250.2550.450.4평균50.2650.26횟수Rkl1l2l2 / l1RxRm과의 오차 %1100059.341.510.77000.3259.341.51359.341.51459.341.51559.341.51평균59.341.51[실험 II]색 코드로 읽은 저항값 Rc : 1000 Ω오차범위 : ±1 %Multimeter로 읽은 저항값 RM : 996 Ω횟수Rkl1l2l2 / l1RxRm과의 오차 %1500336621,0000.4232.965.8333.166.24336653366평균3366횟수Rkl1l2l2 / l1RxRm과의 오차 %170041.257.681.49800.2241.157.54341.357.82441.257.68541.157.54평균41.1857.652횟수Rkl1l2l2 / l1RxRm과의 오차 %1100050.250.211,0000.4250.350.3350.250.2450.350.3550.350.3평균50.2650.26[실험 III]색 코드로 읽은 저항값 Rc : 800 Ω오차범위 : ±1 %Multimeter로 읽은 저항값 RM : 818 Ω횟수Rkl1l2l2 / l1RxRm과의 오차 %150037.662.041.658250.8237.762.205337.662.04437.662.04537.561.875평균37.662.04횟수Rkl1l2l2 / l1RxRm과의 오차 %170046.254.0541.178190.1246.354.171346.354.171446.254.054546.254.054평균46.2454.1008횟수Rkl1l2l2 / l1RxRm과의 오차 %1100055.445.4280.828200.2255.345.346355.545.51455.645.592555.345.346평균55.4245.44446. 질문사항/ 손가락질문(1)저항의 색 코드(color code)를 보고 저항값을 어떻게 읽는지 알아봅시다.(2)단면적이 A이고 길이가 L인 저항체의 저항이 5Ω이었다. 이 저항체를 체적은 같게 하고 길이를 2L로 늘렸을 때 저항 값은 어떻게 변하게 됩니까?>> 저항은 길이에 정비례하며 단면적에는 반비례한다. 단면적이 같은 상태에서 길이를 두 배로 늘렸을 때, 저항값은 두 배로 늘어난다. 따라서 10Ω이 된다.(3)검류계와 전류계는 어떤 차이가 있는지 알아봅시다.>> 검류계는 전기의 유무, 전류의 흐름방향을 알 기 위한 측정기이기 때문에 전류계보다감도를 높게 만들고, 전류가 흐르지 않는 경우 가운데를 지시하게끔 되어 있다.>> 전류계는 흐르는 전류를 정확히 지시해야 하므로 단지 전류가 흐른다, 흐르지 않는다는것보다 정확한 지시를 위해 정밀하게 만들었다.(4)검류계의 작동원리를 알아봅시다. 왜 전류가 흐르면 바늘이 움직이게 됩니까?>> 전류를 흘리면 코일에 전류가 흐르면서 코일은 전자석이 된다. 영구자석과 전자석의 자기력에 의해 코일은 회전을 하려고 하고, 바늘도 따라서 회전한다. 이 때 자기력과 용수철의 탄성력이 같아지는 위치에서 바늘이 멈추게 된다.전류가 많이 흐르면, 코일의 자성이 커져 더 많이 회전하게 된다. 이렇게 하여 흐르는 전류량을 알아볼 수 있다. 만약 전류가 반대로 흐르면, 코일이 만드는 전자석의 극이 반대로 되어 반대방향으로 회전을 하게 된다.☞회로를 연결하지 않은 상태에서 저항을 측정해야 하는 이유를 설명하시오- 원하고자 하는 저항이 아닌 다른 저항 값이 나올 수 있다.☞처음에 전류의 양을 작게 해야 하는 이유는 무엇이라고 합니까?- 검류계는 민감하기 때문에 작은 전류가 흐르더라도 반응한다. 그런데 처음부터 큰 전류가 들어오게 되면 검류계 안의 스프링이 망가질 수 있기 때문이다.8. 결과 및 토의(오차해석)이번 실험에선 휘트스톤 브릿지에 전선을 연결한 뒤 접촉단자의 위치를 변화시켜 전선의 길이로 저항을 변화시킨 뒤 검류계에 흐르는 전류가 정확히 0이 되는 지점을 찾아 그 길이를 구하는 실험이었다. 실험에서 회로가 많아 설치하기 매우 까다로운 실험이었다. 이것 때문에 시간을 많이 소요했고 또, 어려웠던 점은 접촉단자를 변화시킬 때에 검류계의 값을 0으로 맞추기가 힘들었다.

자연과학| 2012.01.13| 8페이지| 1,000원| 조회(272)

비저항, 작동원리, 저항선, 바늘, 검류계, 오차해석, 일반물리학(전기저항, 접촉단자, 선분의 길이

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음파 (Sound Waves) 측정

음파 (Sound Waves) 측정1. 실험목적소리센서를 이용하여 소리굽쇠, 악기, 사람 목소리의 파형을 관찰하고, 기본진동수와 배음들 사이의 관계를 알아본다.2. 실험원리음파는 탄성체에서 전파되는 파동으로서, 탄성체를 이루고 있는 질점들이 압축되었다가 팽창되었다가 하면서 전파된다. 기체, 액체, 고체 등에서 구성 원자들은 서로 탄성을 가지고 있으므로 원칙적으로 음파가 존재할 수 있지만, 보통의 경우 소리라 하여 공기 중에서 우리의 귀로 들을 수 있는 정도의 주파수를 가진 것을 말한다. 사람의 귀는 제한된 진동수의 음파에 반응한다. 사람이 들을 수 있는 진동수 즉, 가청 진동수는 20Hz에서 20kHz이다.음파를 파형, 진폭 주파수에 따라서 순음과 복합 음으로 분류하는데. 순음(Pure Tone)이란, (그림1)과 같이 파형이 순수한 정현파(Sine Wave)이고, 그 진폭과 주파수가 매우 일정한 상태를 유지하는 음을 말한다. 이번 실험에서 소리굽쇠를 두들겼을 때 이 파형을 볼 수 있다. 순음은 주파수 스팩트럼으로 나타냈을 때, 단 하나의 기본 주파수만을 가진다.(그림 25-1)이에 비해서 일반적인 음의 파형은 (그림2)와 같이 매우 복잡하게 이루어진 복합음(Complex Tone)이다. 복합음은 여러 주파수의 파가 섞여 있는데 그 중 가장 낮음 음을 기본음(Fundamental Tone)이라고 하고, 그 정수배가 주파수를 가진 음을 배음(Over Tone)이라 한다. 이때 기본진동수와 배음을 조화파(Harmonics)라 한다. 복합음을 주파수에 대한 음의 진폭으로 나타내면 (그림2_나)이다. 배음이 많고 적음, 크기에 따라 동일한 기본 주파수로 연주해도 결코 같은 음색으로 들리지 않는 것이 이러한 배음구조의 차이 때문이다. 음의 주파수가 높아졌을 때 우리는 높은 음으로 듣게 된다. 피아노의 중앙 건반을 두드렸을 때 나는 C음은 그 주파수가 261.63Hz이다. 한편 진동수가 두 배로 되면 한 옥타브 높은 음이 되어 다음의 C음은523.26Hz, 그 다음은 1046.52Hz가 된다. 대부분의 음악은 ‘7음계’를 사용하는데, 이는 13음과 12음정을 갖고 있다. 이 음계에서는 12계단의 등비 배분하므로 한 계단, 즉 반음씩 올라갈 때 마다 주파수가 21/12 = 1.0595배씩 증가한다. 도미솔 화음이 듣기 좋게 들리는 이유는 그 주파수의 비가 1 : 1.2599 :로서 정수비 4 : 5 : 6 에 가깝기 때문이다.NoteLetter nameFrequency (Hz)도C262C #277레D294D #311미E330파F349F #370솔G392G #415라A440A #466시B494도C(한 옥타브위)5243. 실험기구 및 장치① 컴퓨터 및 인터페이스 장치(Science Workshop 750 Interface ; CI-7650) (그림 25-2)② 소리센서(Sound Sensor ; CI-6506B)③ 소리굽쇠 ④ 리코더4. 실험방법① ScienceWorkshop interface를 컴퓨터에 연결하고 interface와 컴퓨터를 켜라.② 소리 센서의 DIN plug를 Analog Channel A에연결하라.③바탕화면에 sound.ds파일을 열어라. Scope display와FFT display가 함께 열린다.④Experiment Setup창에서 Sample Rate가 20000Hz, (1X)임을 확인한다.(1) 소리굽쇠⑤ 소리굽쇠를 고무막대로 가볍게 두들긴 후 소리센서 앞에 가까이 두고 star버튼을 눌러 데이터를 측정한다.⑥ FFT와 Scope창에서 그래프를 관찰하고 적당할 때에 stop버튼을 눌러 측정을 멈추어라.⑦ FFT창에서 Smart Tool을 이용하여 기본주파수 값(X축 값)을 읽어 데이터 표에 기록한다.⑧ Scope창에 기록된 파형을 그린다. 또는 Scope창을 그림파일로 저장하여 보고서에 첨부한다.※그림파일로 저장하는 방법: scope창을 선택한 후 Display에 Export Picture을 눌러 다른 이름으로 그림파일을 저장한다.⑨ 2개의 다른 주파수의 소리굽쇠로 ⑤~⑧을 반복하여 데이터 값을 얻는다.(2) 리코더 불기⑩ star버튼을 누른다.⑪ 리코더로 ‘도’를 연주하면서 데이터를 측정한다.※주의: 이때 소리센서 가까이에서 리코더를 불어라. 그러나 너무 세게 불면 Scope창에 파형이 잘려 나올 수 있으니 적당한 세기로 리코더를 분다.⑫ FFT와 Scope창에서 그래프를 관찰하고 적당할 때에 stop버튼을 눌러 측정을 멈추어라.⑬ FFT창에서 Smart Tool을 이용하여 맨 앞에 있는 기본주파수와 그 뒤에 있는 배음 주파수들의 값을 읽어 데이터 표에 기록한다.⑭ Scope창에 기록된 파형을 그린다. 또는 Scope창을 그림파일로 저장하여 보고서에 첨부한다.⑮ ‘레’ ’미’ ’파’ ’솔’ ’라’ ’시’ ’높은도’ 까지 연주하면서 ⑩, ⑫~⑭을 반복하여 데이터 값을 얻는다.(3) 음성Scope창 아래에 화살표 를 클릭하여 2ms/div로 만든다.그리고 Experiment Setup창에서 Sample Rate가 10000Hz임을 확인한다.이번에는 목소리를 측정한다. 같음 높이로 ‘아’ ‘에’ ‘이’ ‘오’ ‘우’ 소리를 내면서 ⑩, ⑫~⑭을 반복하여 데이터 값을 얻는다. ⑬과정에서 Smart Tool을 사용하여 데이터 값을 적을 때, 상대진폭(Y축) 값도 같이 읽어서 기록한다.※주의: 소리센서 가까이에서 소리를 내라. 그러나 너무 크게 소리치면 Scope창에 파형이 잘려 나올 수 있으니 그래프가 완전히 나타나도록 목소리 크기를 조절한다.5. DATA(1) 소리굽쇠소리굽쇠주파[Hz]700900110측정한기본주파수 [Hz]7139081103Scope 그리기(2) 리코더 불기☞ 주파수 기록하기기본주파수[Hz]제 2 배음 [Hz]제 3 배음 [Hz]제 4 배음 [Hz]제 5 배음 [Hz]제 6 배음 [Hz]도*************1926453193레*************9329993584미*************8633684017파7*************935844287솔8*************840204825라888*************5965563시*************60447365837높은 도*************19852526270도레미파솔라시높은 도☞ Scope 그리기(3) 음성☞ 주파수 기록하기기본주파수[Hz]상대진폭제 2 배음 [Hz]상대진폭제 3 배음 [Hz]상대진폭제 4 배음 [Hz]상대진폭아3300.296420.32915112290.16에3320.316070.96917112300.12이3320.996450.639580.1925190.081오3320.2761019180.4911100.042우3320.6164219580.4412690.053☞ Scope 그리기아에이오우6. 질문사항/손가락 질문데이터 분석하기 : 소리굽쇠(1) 소리굽쇠에서 나오는 음파는 어떤 모양인가?- 파형이 순수한 정현파이고 그 진폭과 주파수가 매우 일정한 상태를 나타내는 순음이며 scope의 형태는 파형의 높이 즉 진폭의 크기만 조금씩 다를 뿐 3개의 소리굽쇠 모두 Sin함수를 나타낸다.데이터 분석하기 : 리코더 불기(2) 리코더에서 나오는 음의 각 배음의 주파수 값은 기본 주파수 값과 비교하면 어떠한가?- 도, 레, 미, 파, 솔, 라, 시, 높은 도 모두 각각의 기본 주파수 값과 배음의 주파수 값-2배음, 3배음, 4배음, 5배음, 6배음-이 정확히 배를 나타내진 않지만 비슷한 값을 나타낸다. 일부는 정확하게 배수를 나타냈고 일부는 배수보다 조금 작거나 큰 값을 나타내었다.(3) 음간의 비율은 어떠한가?이론상 주파수 값실험 주파수 값도524537레588615미660674파699732솔785811라881888시9891005높은 도10481072- 전체적으로는 음이 올라갈수록 기본주파수 값과 배음주파수 값이 커졌다.1. 도와 레 사이의 비율 : 1.0385 2. 레와 미 사이의 비율 : 1.05633. 미와 파 사이의 비율 : 1.0637 4. 파와 솔 사이의 비율 : 1.05425. 솔과 라 사이의 비율 : 1.0483 6. 라와 시 사이의 비율 : 1.06307. 시와 높은 도 사이의 비율 : 1.0444이론상으로는 반을 씩 올라갈 때 마다= 1.0595 배 만큼 증가하지만 실험 결과상으로는 그 보다 조금 작은 평균 1.0526배 만큼 증가했다.

자연과학| 2012.01.13| 8페이지| 1,000원| 조회(207)

주파수, 소리, 리코더, 일반물리학(음파측정), 소리센서, 주파수 값, 데이터측정, 고무막대

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음속측정-기주공명장치 평가A+최고예요

음속측정 ? 기주공명 장치1. 실험목적알고 있는 진동수를 가진 소리굽쇠의 진동으로 기주를 공명시켜 그 소리의 파장을 측정함으로써 공기 중의 음속을 측정한다.2. 실험원리진동수 f인 파동(종파 속은 횡파)의 공기중에서의 파장을 람다라 하고 이 파동이 공기중에서 전파하는 속도를 v라 할 때, 다음 관계식이 만족된다.v=f lambda (1)진동수가 알려진 소리굽쇠를 진동시켜 한쪽 끝이 막힌 유리관 속에 들어 있는 기주 를 진동시키면, 기주 속에는 방향이 반대인 두 개의 파가 진행하면서 현의 진동 때 와 같은 정상파가 생긴다. 이 때, 기주의 길이가 어느 적당한 값올 가질 때 두 파의 간섭으로 공명이 일어나게 된다. 따라서, 소리굽쇠가 공기중에서 발생하는 음의 파장λ는λ = 2(yn+1 ? yn) (2)이며, 식 (1)에 식 (2)를 대입하면V = 2f(yn+1 ? yn) (3)이 된다. 여기서 yo, y1, y2, ......, yn 들은 유리관 내의 공명 위치를 나타낸다. 관 끝에서 첫번째 공며 위치 y0까지의 길이는 λ/4 에 가까우나 실제는 이 값보다 조금 작다.이는 첫번째 정상파의 배가 관의 모양,크기 등에 따라서 관 끝보다 조금 윗쪽에 위치 한다는 것을 의미하며, 원주형의 관인 경우에는 관 끝에서부터 배까지의 거리 δ와 관의 내반경 r와의 비(끝 보정), 즉 δ/r는 약 0.55 ~ 0.85 이다.[그림 24-1]공기중의 또는 어떤 기체중의 음속은 다음 식에 의하여 매질의 물리적 성질에 관계 된다.여기서 압력 P와 밀도d는 절대단위이고, k는 정압비열 대 정적비열의 비인 상수이다 (공기에 대해 k= 1.403 이다).P가 dyne/cm2, d가 g/cm3 일 때 v는 cm/sec 이다. 기체의 밀도는 온도의 상승에 따라 감소하므로 은도가 높아질수록 음속이 커지는 것은 명백하다.기체의 팽창법칙을 적용하면 다음과 같이 된다.여기서 vt는 온도 t C 에서의 음속, v0는 0° C 에서의 음속, α는 기체의 팽창계수로서 1/273 이다.3.실험기구 및 장치(1) 공명장치(2) 진동수가 다른 소리굽쇠 3개(3) 고무망치(4) 온도계4.실험방법1. 그림 2와 같이 기주공명장치에 물을 가득 채운다.이 때, 물통을 위 아래로 움직여서 관의 끝이 꼭대기에서 아래까지 움직일 수 있도록 물의 양을 조절한다.2. 다음 소리굽쇠의 진동을 방해하지 않도륵 소리굽쇠의 나무 손잡이를 잡고 고무 망치로 때려서 진동을 시킨 후, 유리관 lcm 위에 수직 방향으로 놓는다.이와 동시에 물통을 서서히 내리면서 유리관 내의 소리를 들으면 어느 지점에서 갑자 기 커지는 공명소리를 듣게 된다. 그러면 그 지점을 분필이나 고무띠 모양으로 표시 한다.3. 공명소리 지점의 근처에 물의 수면이 오도록 하고, 다시 소리굽쇠를 진동시켜 첫번째의 공명지점 y0 를 찾는다. 이와같은 방법으로 5회 측정하여 그 평균 y0 를 구한다.4. 수면을 더 낮추어 위와 갈은 방법으로 두번째의 공명지점 y1을 5회 측정하여 그 평균 y1을 구한다5. 만약, 유리관의 길이가 허용되면, 세번째의 공명 지점 y2를 찾아 5회 측정하여 그 평균 y2 를 구한다.6. ① 과정 (5)의 실험을 하지 못했을 경우 반파장의 길이 λ/2 는 y1 - y0이 된다. 따 라서. 파장λ= 2(y1 -y0) 이다.② 과정 (5)의 실험을 한 경우 반파장의 길이 λ/2는 y1 - y0과 y2 - y1가 되므로 그 들의 평균 값을 취한다.따라서, 파장 이다.7. 소리굽쇠의 진동수f를 기록한다(대부분 소리굽쇠의 앞면에 써 있다).8. 실험시의 온도 t를 측정한다.9. 실온 t℃때의 음속 Vt를 식 (1)을 이용하여 계산한다.10. 위의 측정값으로 0℃때의 음속U0 를 식 (5)에서 계산한다.5. DATA[실험 I]소리굽쇠의 진동수 f: 700 실온 t :27DEG측정횟수 y012345평균yo [cm]11.611.211.31111.611.34y1 [cm]35.736.735.935.936.736.18y2 [cm]6161.561.360.561.361.12(1) 과정 (6)에 의하여 파장 λ를 계산하여라(35.7-11.6) + (61-35.7) =49cm∴0.49m700Hz*0.49= 343m/s343m/s=Vo(1+1/273×27)1/2[실험 II]소리굽쇠의 진동수 f: 900 실온 t :27DEG측정횟수 y012345평균yo [cm]8.58.28.48.58.38.38y1 [cm]2828.227.828.22828.04y2 [cm]4747.347.3474747.12[실험 III]소리굽쇠의 진동수 f: 1100 실온 t : 27DEG측정횟수 y012345평균yo [cm]7.36.86.56.876.88y1 [cm]22.522.522.422.422.522.46y2 [cm]38.23837.938.23838.066. 질문사항/손가락질문1. 공명 현상이란 무엇인가?- 진동계가 그 고유진동수와 같은 진동수를 가진 외력을 주기적으로 받아 진폭이 뚜렷하게 증가하는 현상을 가리킨다. 이를 이용하면 세기가 약한 파동을 큰 세기로 증폭시킬 수 있다. 진동체에 외부에서 진동체의 고유 진동수와 같은 진동수의 파동이 들어오면 비록 파동이 약하더라도 진동체는 들어오는 파동 에너지를 흡수하여 크게 진동하게 되기 때문이다. 즉, 외부에서 진동계를 진동시킬 수 있는 힘을 가했을 때 그 고유진동수와 외부에서 가해주는 힘의 진동수가 같으면 그 진동은 심해지고 진폭도 커지는 것이다. 소리를 포함해 보통의 역학적 진동, 전기적 진동 등 모든 진동에서 일어나는 현상이다.2. 온도에 따른 음속이 달라진다. 그 이유를 설명하여 봅시다.- 음파의 속도는 공기 중에서 한 분자의 속도변화가 그 인접한 분자에 얼마나 빨리 전달되느냐에 달려있다. 음속이 공기의 온도에 따라 달라지는 것은 공기의 밀도가 온도에 따라 바뀌기 때문이다. 그리고 밀도가 작을수록 즉, 온도가 높을수록 매질은 진동하기 쉬워져서 음속이 커진다. 즉. 고온에서는 분자의 평균속도가 더 빠르고 또 분자끼리 더 자주 충돌하므로 음파의 속도는 온도가 10℃ 올라갈 때마다 음속은 약 6m/s 증가한다.☞ 소리굽쇠를 그림과 같이 진동시키는 이유는 무엇인가?유리관과 1cm 간격을 두고 소리굽쇠를 유리관 위에 세워 놓는 이유는 진동이 최대한 손실 되지 않고 정확하게 잘 전달시킬 수 있는 위치를 고려한 것인데 이것은 유리관의 크기도 생각해 이와 같은 방법으로 배치할 것을 채택한 것이다.7.결과 및 토의공명이란 진동을 할 수 있는 계에서 그 계가 가지는 진동의 자연 진동수 하나와 같거나 혹은 거의 같은 진동수를 가진, 주기적인 일련의 충격을 가해줄 때 비교적 진폭이 큰

자연과학| 2012.01.13| 5페이지| 1,000원| 조회(594)

진동, 기주공명장치, 소리굽쇠, 일반물리학(음속측정-, 고무망치, 고미띠, 공명지점, 유리관길이

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