[자연과학] 실험보고서 - 기주공명 장치를 이용한 음속측정 실험

기주공명 장치를 이용한 음속측정 실험 1. 실험목적 1) 관길이를 일정하게 유지시켜 기주가 공명하는 지점에서 소리의 진동수를 측정함으로서 공기 중의 음속을 측정할 수 있다. 2) 소리의 진동수를 일정하게 유지시켜 기주가 공명하는 소리의 파장을 측정함으로서 공기 중의 음속을 측정할 수 있다. 2. 실험기구 기주공명장치, 온도계, funtion generator, 스피커 3. 실험원리 1) 공기 중에서의 음속 이 실험에서, (B〓체적탄성률, α〓1/273.16) 2) 기주의 진동(폐관의 진동) 한쪽 끝이 닫힌 폐관 속의 공기를 진동시켜 정상파를 발생시키면 막힌 쪽의 공기는 진동할 수 없어 마디가 되고, 열린 쪽은 크게 진동하는 배가 된다. 따라서 폐관 속에서는 마디에서 배까지의 정상파가 생긴다. 정상파의 마디에서 배까지 거리는 이므로 길이가 인 폐관 속에는 의 홀수배인 정상파가 생기게 된다. 즉, 이므로 파장 은 이다. 따라서 소리의 속도 이므로 폐관의 진동에서 고유 진동수 은 (: 소리의 속도)가 된다. 3) 열린 끝의 보정 기주의 진동에서 열린 끝은 정상파의 배가 되고, 압력은 항상 대기압과 같다고(소리의 압력은 0) 하지만 실제로 압력이 대기압과 같은 속은 관 입구에서 조금 밖에 있다. 이 것은 관의 실효적인 길이가 조금 길어진 것이라고 생각된다. 이 효과를 열린 끝의 보정이라고 한다. 이 보정의 크기 Δ은 관의 굵기와 모양에 따라 다르나 반지름 r인 원통형의 관의 경우에는 대략 Δ≒0.65r이 된다. 열린 끝의 보정을 생각하면 폐관의 경우 고유 진동수 는 이고, 개관의 경우 보정의 크기 Δ이 양쪽에서 가해지므로 관의 실효적인 길이는 이 된다. 4) 기주의 공명 figure2. 기주공명장치에서의 진동 figure2. 와 같이 물이 들어 있는 긴 유리관의 위쪽에 진동시킨 소리굽쇠를 가까이하고(우리의 실험에서는 funtion generator에…
figure2. 와 같이 물이 들어 있는… 이다.