공명장치 : 자연과학 자료등록 물리학 실험 - 음속 측정(공기 기둥 공명 장치) 레폿

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공명장치 : 자연과학 자료등록 물리학 실험 - 음속 측정(공기 기둥 공명 장치)

[자연과학] 물리학 실험 - 음속 측정(공기 기둥 공명 장치)

물리학 실험 - 음속 측정(공기 기둥 공명 장치)

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

이다. 여기서 는 공기의 정압비열/정적비열이며 는 공기의 밀도, 0˚C, 1기압 하에서의 음속을 이라 하면
=331.4m/s 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...물리학 실험 - 음속 측정(공기 기둥 공명 장치)

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

이다. 여기서 는 공기의 정압비열/정적비열이며 는 공기의 밀도, 0˚C, 1기압 하에서의 음속을 이라 하면
=331.4m/s 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 자눈 S로 읽어 이라고 하면

이다. 음파의 파장 와 소리굽쇠의 진동수 f는 음속 u와 다음 관계를 만족한다.

식 (3)과 (4)에서 음속 u는

이 된다.

3.장치 및 실험

필요한기구 : 공기 기둥 공명 장치(공명용 유리관, 스탠드, 클램프, 수위변화 장치), 소리굽쇠, 고무망치, 온도계, 압력계

실험방법 :
①공명 장치에 물을 가득 채운 후에 물통을 상하로 움직여서 물이 넘치지 않도록 물의 양을 조절한다.
②다음 소리굽쇠의 진동을 방해하지 않도록 소리굽쇠의 손잡이를 잡고 고무망치로 때려서 진동을 시킨 후, 물통을 서서히 내리면서 갑자기 소리가 커지는 지점을 찾아 기록한다.
③공명 소리 지점의 근처에 물의 수면이 오도록 하고 다시 소리굽쇠를 진동시켜 첫 번째의 공명 지점 를 찾고, 를 찾고 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.
⑤ ④에서 구한 평균을 이용하여 와 에 대입한 뒤 두식을 더하여
를 구한다.
⑥소리굽쇠의 진동수 f를 기록한다.
⑦(4)의 식을 이용하여 음속을 계산한다.

4.측정값

회

1
17.4
54.6
92
2
17.2
54.1
91.9
3
17.4
54.1
91.9
4
17.6
54.5
92
5
17.6
54.5
92
6
17.2
54.6
92
7
17.2
54.1
91.7
8
17.4
54.5
91.9
9
17.6
54.6
91.7
10
17.4
54.6
92
평균
17.4
54.42
91.9
5.계산 및 오차
오차가 1차이 남. 오차가 그렇게 심하지 않음 실험이 잘되었다고 볼 수 있다. 


자료출처 : http://my.report119.net/ddangkung/13123205.html



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