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관의 공명 예비리포트

예비 레포트1) 실험 목적관 내부에서 일정한 주파수의 음파가 전파될 때 관의 길이의 변화에 따른 음파의 공명현상을 이해하고 그때의 정상파 모양을 관찰하여 공기 중의 음속을 측정한다.2)실험 장비 목록(1) 컴퓨터,(2) 파워앰프(3) 관의 공명장치(4) 핀 마이크(5) 전압센서(6) 쇠막대(3)원리 및 이론적 배경? 이론공명현상을 설명할 때 가장 예를 많이 드는 것이 바로 그네라고 한다. 그네를 타고 있을 때 바로 그네가 정점에 도달했다가 다시 내려가는 순간 미는 것이 가장 잘 올라간다. 여기서 내려가는 순간 미는 것, 이것이 공명현상에서 제일 중요한 W, 즉 고유 진동수이다. 즉 앞뒤로 왔다 갔다 하는 주기를 말하는 것으로 그네가 가진 W 와 뒤에 사람이 미는 빈도, 진동 수, 즉 W가 일치 할 때 그네가 높게 올라가는 것입니다. 즉 파동의 간섭현상인 골과 골, 마루와 마루가 서로 만나면 보강간섭을 일으키는 것과 같은 것이다. 즉, 공명현상은 파동의 간섭현상의 일종이다. 공명현상이 일어날 때 파형은 정상 파가 된다(1) 음속 - 소리의 전파 속도.음파가 소밀파(疎密波)로서, 매질(媒質) 속을 진행하는 속도로서 V=√k/0(k는 매질의 부피탄성률, 0은 정지상태의 밀도)이다. t℃의 공기 속에서는 V=331.5＋0.61t(m/s)이다. 즉, 0℃일 때의 음속은 1초에 약 331m이고, 온도가 1℃ 높아지면 0.6m씩 빨라진다. 0℃의 물 속에서는 1500m/s, 실내온도의 철·유리 속에는 약 5000m/s이다.(2) 음파스피커의 진동판이 진동하면 음파가 공기중으로 전파된다. 음파는 스피커의 진동판 쪽으로 가까워지고 멀어지고 하는 공기분자의 작은 운동으로 이루어져 있다. 만약 스피커 근처의 작은 공기 체적을 볼 수 있다면 그 공기 체적이 스피커로부터 멀리 이동하는 것이 아니고, 스피커 떨림의 진동수로 스피커로부터 가까워지고 멀어지고 하는 것을 볼 수 있을 것이다. 이 운동은 줄(string)의 파동전파와 매우 유사하다. 중요한 차이점은 줄(String)에서의 진동 운동은 파동의 전파 방향에 수직(횡파)이지만, 음파는 전파방향과 같은 방향이다. 그래서 음파를 종파(longitudinal wave) 라고 한다. 또한 음파는 매질 속에서 밀함(compression)과 소함(rarefaction)을 반복하면서 진행한다. 스피커의 진동판이 앞쪽으로 움직이면 진동판 근처의 공기는 비교적 높은 공기 압력의 작은 체적이 만들어져 밀하게 된다. 이 작은 고압력의 공기 체적은 근처의 공기를 밀하게 하고 스피커로부터 멀리 전파되게 한다. 반대로 스피커의 진동판이 안쪽으로 움직이면 진동판 근처의 공기는 비교적 낮은 공기 압력의 작은 체적이 만들어져 소하게 된다. 이 소 역시 스피커로부터 멀리 전파된다.? 원리음파는 진동방향과 이동 방향이 같은 방향인 종파(longitudinal wave)이다.또한 음파는 매질 속에서 밀함(compression)과 소함(rarefaction)을 반복하면서 진행한다.스피커가 바깥으로 떨림으로 해서 근처의 공기의 알갱이들이 작은 체적 안에 높은 압력으로 만들어져 밀한 상태가 되고 스피커가 안쪽으로 떨림으로 해서 근처의 공기가 넓은 체적 안에 낮은 압력으로 소한 상태가 되어 퍼져 나간다. 정상파는 관의 끝에서 반사되어 오는 음파와 원래의 음파가 간섭하여 만들어 진다. 정상파는 배와 마디를 가지고 있다. 배는 정상파에서 진폭이 최대와 최소를 진동하는 부분이며, 마디는 진동이 없이 고정되어 있는 부분이다. 열린 관에서의 끝 부분은 배가 되어야 한다. 그리고 막힌 관에서의 끝 부분은 더 이상 이동할 곳이 없으므로 마디가 되어야 한다. 관속에서 음파는 양쪽 끝을 오가며 반사를 여러 번 일으킨다. 이러한 여러 번의 반사되는 동안 서로 중첩되어 일반적으로는 작은 진폭을 보일 것이다. 하지만 모든 반사파가 같은 위상을 가지고 있을 때 최대 진폭을 갖게 된다. 이때의 주파수를 공명 주파수라고 한다.주파수 발진기에서 발생한 음파는 스피커를 통해서 관 속에 전달된다. 관 속에서 음파의 파형은 이동이 가능한 마이크와 Oscilloscope를 이용하여 관찰할 수 있다. 또한 이동이 가능한 반사판이 있어서 관의 길이를 조절할 수 잇도록 제작되었다. 관의 내부는 자가 붙어 있어서 반사판의 위치 측정을 할 수 있도록 하였으며, 공명 관에 구멍이 뚫려 있어서 뚫린 관과 뚫려 있지 않은 관에서의 공명 현상을 비교할 수 있다. 마이크와 반사판에는 손잡이가 달려 있어서 위치 조정이 쉽다. 관의 공명 측정장치를 이용하여 관의 공명 주파수 측정, 정상파의 파형 측정 및 음속 측정을 할 수 있다.4. 실험 방법( 관의 공명 장치 )(1) 인터페이스 전원을 켠 다음 컴퓨터를 켜고 데이터스튜디오 프로그램을 실행한다.(2) 전압센서를 아나로그 채널A 에, 파워앰프의 딘(DIN)컨넥터를 채널B 에 연결하고 프로그램에서도 채널A-전압센서를, 채널B- 파워앰프를 설정해준다.(3) 신호발생기는 사인파, 전압진폭은 2V, 주파수는 800Hz, Auto로 놓은 다음, 파워앰프 뒷면의 전원을 켠다.(Auto로 놓으면 실험을 시작할때 신호발생기가 자동으로 동작하여 스피커가 진동한다.)

공학/기술| 2008.12.14| 4페이지| 1,000원| 조회(272)

예비리포트, 관, 관의 공명

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