음속측정

소개글

1.실험제목
2.실험목적
3.실험이론
4.실험방법
5.측정값
6.계산 및 오차
7.결과
8.고찰

목차

1.실험제목
2.실험목적
3.실험이론
4.실험방법
5.측정값
6.계산 및 오차
7.결과
8.고찰

본문내용

소리굽쇠를 진동시켜 소리의 파동이 유리관 내를 전파하도록 하고 정상파가 되는 공명 조건을 찾아 음파의 파장을 구하여 공기 중 음속을 측정한다.
6.실험이론
온도를 t°C, 기압은 p하에서 공기 중에서 음속 u는 이다. 여기서 r는 공기의 정압비열/ 정적비열이며 , ρ를 공기의 밀도라고 한다면
기체의 표준상태 즉, 0°C 1기압 하에서 β를 공기의 팽창계수라고 놓고 음속을 라고 하면
β는 공기의 체적 팽창계수이다. 소리굽쇠를 진동시켜 생긴 음파가 한쪽 끝이 물로 막힌 유리관 속을 전파하면 관속의 공기 기둥이 적당한 길이여서 관의 열린 곳이 정상파의 배가 되어야 하며 이 배에서의 공기 진동에 소리굽쇠의 진동에 의한 음파가 공명을 일으켜 대단히 큰 소리가 난다. 즉 소리굽쇠와 공기 기둥 사이에 공명이 일어난다. 공명이 일어날 때의 공기기둥의 길이과 소리 굽쇠의 진동에 의한 음파가 공명을 일으켜 대단히 큰 소리가 난다 즉 소리굽쇠와 공기기둥사이에 공명이 일어난다 공명이 일어날 때의 공기 기둥의 길이와 소리 굽쇠의 진동에 의한 음파의 파장 λ와의 관계를 그림-4에 나타내엇다.
공명이 발생하는 마디점의 위치를 이라고 하고, 파장을 λ, 소리굽쇠의 진동을 라고 하면
(3)
이다. 음파의 파장λ과 소리굽쇠의 진동수 f는 음속 u와 다음관계를 만족한다.
(4)
식 (3),(3)에서 음속u는
(5)
이 된다. 그림 -4에서 관 끝에서 첫 번째 공명 위치 y까지의 길이는 λ/4에 해당되나 실제는 이 값 보다 조금 작다. 이것은 첫 번째 정상파의 배가 관의 모양, 크기 등에 따라 관 끝에서 약간 바깥 쪽에 있다는 것을 의미한다(끝 효과, terminal effect)따라서 정확한 음속을 측정하려면 여러 공명위치를 찾아서 식(5)로 계산 하여야 한다.
7.실험방법
1) 공기 기둥 공명 장치에 물을 채워 물통 D를 움직이면 물이 A에서 B까지 움직일 수 있도록 장치한다.
2) 소리굽쇠의 손잡이를 잡고 소리굽쇠를 망치로 친다음 유리관 1cm위에 수평으로 놓는다.
3) 물통을 서서히 내리면서 공명이 일어나는 점을 읽고 물통을 서서히 내리면서 , 까지 찾는다. 이와같은 방법을 10회 더 하면서 평균점 를 찾는다.
4) 유리관의 길이가 짧아서 물통을 한계점 까지 내려도 이나 를 찾지 못한다면 을 이용하여 파장 λ를 구한다.
8.실험기구
공기 기둥 공명 장치(공명용 유리관, 스탠드, 클램프, 수위 변화 장지), 소리굽쇠, 고무망치, 온도계, 압력계

참고 자료

없음