결과보고서 -2. Sonometer? 실험 날짜 / 시간 : 2009.03.24.화 / pm 04:00 ~? 학번 / 이름 :? 공동실험자 :? 담당교수 :? 분반 / 담당조교 :결과보고서 - 2. Sonometer? 실험 날짜 / 시간 : 2009.03.24.화 / pm 04:00 ~? 학번 / 이름 :? 공동실험자 :1. 실험 목적이 실험의 목적은 늘어난 줄의 길이, 진동수와 발생한 공명 진동수의 관계를 결정하는 것이다.2. 실험 방법1) 실험-1: 정상파의 진동수와 파장과의 관계 측정a. Sonometer Base에 현을 설치하고 Bridge를 세워준다. 이 때 두Bridge의 간격은 60cm로 한다. Driver Coil을 한 Bridge에서 5cm정도 떨어진 곳에 놓고 Detector coil은 두 Bridge의 가운데 정도에 놓는다.b. Driver coil을 Frequency Generator와 Oscilloscope의 CH1에 연결하고 Detector coil을 Oscilloscope 의 CH2에 연결한다.c. Frequency Generator의 진동수를 약 25Hz정도부터 천천히 증가시킨다. 현이 진동함에 따라 가장 큰 소리가 나거나 Oscilloscope에서 Detector coil에서 측정되는 파동의 진폭의 크기가 가장 클 때 진동수를 측정한다. 이 때가 첫 번째로 공명이 일어나는 경우, 즉 기본 진동수이다.d. 가운데의 Detector coil를 Driver coil이 있는 반대쪽 Bridge의 바로 앞으로 가져간다. 그리고 천천히 Driver coil쪽으로 움직이며 측정되는 파동의 진폭의 크기변화를 관찰한다. 진폭이 최대가 되거나(배) 최소가 될 때(마디)마다 그 위치를 기록한다. 그리고 파장은 1주기의 길이이므로 그렇게 파장을 측정한다.e. 다시 진동수를 천천히 증가시켜 공명이 일어날 때 그 진동수를 측정하고 d실험을 반복한다.☞ 측정항목1. 기본 진동수를 구하여라. : 105.2Hz2. 연속적인 공명 주파수를 찾기 위해 계속적으로 주파수를 증가시켜라.3. dector의 위치를 바꾸어 가면서 공명 주파수를 찾아라.결과로부터 여러분이 발견한 각 공명 패턴의 파장을 결정하고 기록하라.(--> 인접한 NODE는 1/2파장 떨어져 있다.)2) 실험-2: 현의 선밀도, 현에 걸리는 장력과 기본 진동일 때 진동수와의 관계 측정a. 현의 선밀도를 구하고 실험 1과 같이 실험 장치를 꾸민다.b. 실험2의 c와 같이 한다. 진동수를 측정한 다음에는 현의 끝에 추를 2kg, 3kg, 4kg, 5kg로 달리 하며 반복한다.c. 선밀도가 다른 현을 가지고 실험 a를 한다. 이 때 추는 1kg만 사용해도 괜찮다.☞ 측정항목1. 줄을 바꿔서 줄의 밀도를 변화시켜라. 공명시 주파수는 줄의 밀도에 의존하는가?3. 실험 결과실험 1현의 길이 : 60cm최대 진폭최소 진폭130cm (105.2Hz)59cm215cm (398.4Hz)30cm35cm (659.6Hz)11.2cm실험 21번 현밀 도:1.84 g/m기본 진동수:105.2 Hz장력 (N)진동수 (Hz)1106.32107.53112.34119.05125.02번 현밀 도:1.50 g/m기본 진동수:103.0 Hz장력 (N)진동수 (Hz)1104.14. 실험 결과 분석실험 1실험 1의 경우, 파장을 그림으로 살펴보면,1번2번3번위와 같이 파장이 생겨남을 확인할 수 있다. 진폭이 최대가 되는 점이 마루와 골이 되고, 진폭이 최소인 곳이 그림과 같이 거의 0에 가까운 값이 나온 부분이다.파장의 주기의 크기가 큰 순서로 나열해보면, 1번 - 2번 - 3번 순이 된다. 이 때의 진동수를 측정한 값을 토대로 역시나 크기가 큰 순서로 나열하면, 주기와 반대로, 3번 - 2번 - 1번이 된다. 즉, 주기와 진동수는 서로 반비례함을 알 수 있다.실험 2장력과 파동의 관계를 그래프로 나타내면, 오른쪽과 같음을 알 수 있다.비록, 완전한 선형은 아니지만, 비교적 linear 하다는 것을 알 수 있다.장력이 세어질 수록 진동수가 증가하는데, 그 이유는 힘이 세어 질 수록, 파동의 속도가 빨라지기 때문일 것이다. 힘과 파동의 속도는 비례하는데, 그 것은 다음의 표와 그래프로 비교할 수 있다.밀 도:1.84g/m〓0.00184kg/m장력(N)진동수(Hz)속도(m/s)1106.323.32107.533.03112.340.4411946.6512552.1또, 다음으로 밀도에 따라서 진동수와 속도가 어떻게 변하는 지를 살펴볼 수 있었다.똑같이 장력이 1N으로 작용할 때의 밀도차에 의한 속도차는 다음과 같았다.밀도(kg/m)진동수(Hz)속도(m/s)0.00184106.323.30.00150104.125.8현의 선밀도가 클수록 속도가 작았다. 속도와 현의 밀도는 반비례하기 때문이다.그렇기 때문에, 현의 밀도가 클수록 진동수가 작아야한다.그러나, 우리조는 진동수는 반대로 나오는 어처구니 없는 값이 나왔다. 오실로스코프의 민감함과, 실험환경이 계속 동일하게 유지되지 않았던 것과, 사람의 눈으로 판별해야하는데서 오는 한계가 가져다준 오차같다.3. 토의 및 감상이번 실험은 걱정했던 것 보다는 쉽게 진행되었다. 오실로스코프를 다룰 줄몰라 한참이나 애를 먹었지만, 실험을 하면서는 원리가 쉬워서인지 금방 이해하고 진행할 수 있었다.덕분에 오차도 크지 않고, 결과도 예상과 같이 나와주어서 만족스럽다. 물론 마지막 실험의 측정값이 기댓값과는 반대로 나왔지만, 오차의 원인은 위에서 언급한 바와 같이 여러 가지가 있으므로, 충분히 나타날 수 있었던 오차라고 생각한다.