기주공명장치를 이용한 음속측정(기주공명장치)

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2007.05.15 / 2019.12.24
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목차: 1. 실험목적
2.실험기구
3.이론
4.실험방법
5. 측정결과
6.계산과정및결과
7. 고찰

본문내용: 1.실험목적
알고 있는 진동수를 가진 소리굽쇠의 진동으로 기주를 공명시켜 그 소리의 파장을 측정함으로써 공기 중의 음속을 측정한다.

2.실험기구

(1)공명장치
(2) 소리굽쇠 와 고무망치
(3) 온도계

3.이론

1. 진동수 f인 파동(종파 속은 횡파)의 공기중에서의 파장을 람다라 하고 이 파동이 공기중에서 전파하는 속도를 v라 할 때, 다음 관계식이 만족된다.

2. 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.

3. 이 때, 기주의 길이가 어느 적당한 값올 가질 때 두 파의 간섭으로 공명이 일어나게 된다. 따라서, 소리굽쇠가 공기중에서 발생하는 음의 파장λ는
λ = 2(yn+1 - yn)이며, 식 v = fλ에 대입하면
V = 2f(yn+1 - yn) 이 된다

4. 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.

5. 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.

6. 공기중의 또는 어떤 기체중의 음속은 다음 식에 의하여 매질의 물리적 성질에 관계 된다.

7. 여기서 압력 P와 밀도d는 절대단위이고, k는 정압비열 대 정적비열의 비인 상수이다 (공기에 대해 k= 1.403 이다).

8. P가 dyne/cm2, d가 g/cm3 일 때 v는 cm/sec 이다. 기체의 밀도는 온도의 상승에 따라 감소하므로 은도가 높아질수륵 음속이 커지는 것은 명백하다.

7. 고찰

공명이란 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
진동을 개시한다. 이러한 현상을 공명이라 표현한다.
컴퓨터로 진동수를 유지하고 한쪽끝이 닫힌관에서 진동수(Hz)의 변화를
1000Hz, 1500Hz 2000Hz를 유지하며 공명의 위치를 찾아 낼 수 있었다.
하지만 정확한 지점을 찾기란 쉽지 않았다.
어느지점에서 정확히 발생했는지

참고문헌: 공주대물리교육과<일반물리및실험>
건국대일반물리및실험
충북대일반물리및실험
부산대<물리학과자료실>
www.naver.com
엠파스백과사전<공명의의미>

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