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진동수를 알고 있는 음차의 진동에 기주를 공명시켜 그 음파의
파장을 측정함으로써 공기 중에서의 음속을 측정한다.
공명장치, 음차, 고무망치, 온도계
실험기구
목 적
진동수가
f
이고 공기 중에서의 파장이 λ인 음파의 공기 중의 전 파하는 속도 v는λ f
v =
--- 1) 진동수를 알고 있는 음차를 진동시켜 한 쪽 끝이 막힌 기주에서공명시킨 다음 공명점을 찾아 음파의 파장을 구하면...
) (
) (
2 f L
n 1L
nf L
n 2L
nv =
+− =
+−
---- 3)※ 공기 중에서 음속도
n n
n
n
L L L
L − = −
= 2 (
+1)
+2λ
--- 2)원리 및 이론 Ⅰ
소리굽쇠는 항상 일정한 한 개의 진동수를 가진 음파를 만들어 낸다.
이때 소리굽쇠의 진동수와 관의 진동수가 일치하면 공명상태(2개의 파동이 진동수가 일치하는 상태)가 됨
관 내부에 들어있는 공기를 진동시킴
관 내부의 공기는 관의 길이에 따라 진동수가 달라짐
관에서 큰 소리가 남 소리굽쇠가 일으킨 파동
소리굽쇠의 파동
원리 및 이론 Ⅱ
폐관의 파동
물이 담긴 기주공명관은 위쪽이 열려있고 아래쪽은 물 때문에 막혀 있는 폐관에 해당함.
아래로 연결된 관을 통하여 물통과 연결되어 있는데 이 물통의 수면과 기주공명관의 수면의 높이는 같음.
실험과정에서 소리굽쇠가 진동해서 수면이 낮추어지 는 것이 아니라, 물통의 높이를 조절해서 수면의 높 이가 변함.
원리 및 이론 Ⅲ
첫번째 파동 두번째 파동 소리굽쇠의 (진동수가 고정된) 파동이 폐관 안으
로 들어가면 폐관에서는 폐관의 길이에 따라 첫 째 공명, 둘째 공명이 차례로 나타남.
소리굽쇠의 파동과 폐관의 파동은 일치하지 않음.
물의 높이를 조절하여 폐관의 길이를 바꿔 소리굽 쇠의 진동과 폐관의 진동을 일치시킬 수 있음.
물의 높이를 바꾸면서 큰 소리가 나는 순간을 만들어서 폐관의 진동수와 소리굽쇠의 진동수를 일치시켜 원하는 결과를 계산.
공명상태
원리 및 이론 Ⅳ
L0
L4 L3 L2 L1
λ/2
λ/2
λ/2
[기주의 공명]
음차
물그릇 유리관
[공명장치]
원리 및 이론 Ⅴ
1) 공명장치의 유리관에 물을 담아 수면이 관 끝까지 오도록 한다.
2) 고무망치로 음차를 진동시켜 유리관 끝 위에 가까이 하고 기주 내의 수위를 천천히 내려 수위가 임의 점에 이르면 소리가 울린다. 이 때 소리가 가장 크게 울리는 수면의 위치를 찾아 공명점( )으로 한다.
3) 측정결과를 공식 에 대입하여 공기 중에서의 음속도를 구한다.
4) 실내온도(t)를 측정하여 구한 음속도 와 비교 검토한다.
,...
, ,
,
2 3 41
L L L
L
2 1
0
)
273 ] C 1 [
( + °
= t
v v v
00 [ ° C]
( : 때 의 음속 ,약 331.48[m/s])
) (
) (
2 f L
n 1L
nf L
n 2L
nv =
+− =
+−
실험방법
음차의 진동수 [Hz]
실험온도 [℃]
공명 위치
횟수 L1 L2 L3 L4
1 2 3 4 평균 파장
음속
비교([%]) 기주공명에 의한 음속/실험온도에 의한 음속 n
n n
n
L L L
L − = −
= 2 (
+1)
+2λ
) (
) (
2 f L
n 1L
nf L
n 2L
nv =
+− =
+−
2 / 1 0
( 1 + [ ° C ] / 273 )
= v t
v
측 정 치
( : 때 의 음속 ,약 331.48[m/s])
v
00 [ ° C]
sec]
/ [ 74 . 345
273 ) 1 24
( 48 . 331
273 ) ] 1 [
(
2 / 1 2 / 1 0
m C v t
v
=
+
=
+ °
=
⇒ 실험온도에 의한 음속
sec]
/ [ 56 . 195
56 . 0 Hz
2 . 349
m f
v
=
×
=
= λ
⇒ 기주공명에 의한 음속
비교([%]) : 기주공명에 의한 음속 / 실험온도에 의한 음속 풀이
계산 및 결론
실험 보고서
진동수가
f
이고 공기 중에서의 파장이 λ인 음파의 공기 중의 전 파하는 속도 v는λ f
v =
--- 1)) (
) (
2 f L
n 1L
nf L
n 2L
nv =
+− =
+−
---- 3)※ 공기 중에서 음속도
n n
n
n
