[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 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 진…(생략)