기주 공명 실험 1. 실험 목적 진동수를 알고 있는 소리 굽쇠의 진동을 이용하여 기주를 공명시켜

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1 기주 공명 실험 1. 실험 목적 진동수를 알고 있는 소리 굽쇠의 진동을 이용하여 기주를 공명시켜
소리의 파장을 측정하여 공기중의 음속을 측정한다.

2 2. 실험 기구 수조 유리관(물) 소리굽쇠 고무망치

3 3. 실험 이론 ▶ 기주공명장치(air column)
- 원통형 모양의 기둥으로 그 안의 공기를 진동시켜 소리를 내는데 쓰이는 장치 ▶ 공명(resonance) - 어떤 물체의 진동 에너지가 다른 물체에 흡수되어, 물체가 진동하는 것으로 진동 에너지의 진동 수와 진동 에너지를 받는 물체의 고유 진동수가 가까우면 진폭이 증가하여 더 큰 공명 효과를 얻음. ▶ 정상파(stationary wave) -서로 반대방향으로 진행하는 진폭과 진동수가 같은 2개의 파동이 합성될 때 나타나는 파동으로 마디점과 골의 위치가 고정된 파동을 말함.

4 3. 실험 이론(정상파) ▶ 마디(node) 진동하지 않는점 (붉은색점) ▶ 배(antinode) 진폭이 2배가 되는 점
▶ 진동수, 파장, 진폭이 같은 2개의 파의 합성 ▶ 그 외 기본 용어 주기(T): 1번 동안 진동하는 시간[s] 주파수(f): 1초 동안 진동한 횟[Hz] 파장(λ): 1번 진동할 때 진행하는 거리[m]

5 3. 실험 이론 ▶ 개관의 진동 - 양끝이 열린 기주의 진동을 개관이라 하며, 반파장의 정수배인 경우만 정상파를 만듬.
- L = (λ/2)n (n = 1,3,5,…) , (L = 관의 길이) - 기본 진동 : 배 – 마디 - 배 ▶ 폐관의 진동 - 한쪽 끝이 열린 기주의 진동을 폐관이라 하며, 반파장의 정수배에 ¼을 더한 경우에만 정상파를 만듬. - L = (λ/4)n (n = 1,3,5,…) , (L = 관의 길이) - 기본 진동 : 배 – 마디

6 3. 실험 이론 - 소리굽쇠의 파동(L), 폐관의 파동(L1,L2)가 각각 불일치 한상태
- 따라서 폐관의 수위를 조절하여 소리 굽쇠의 파동과 폐관의 파동을 일치시킴. - 일치했을 때를 공명상태(소리가 커지는 순간)라 함.

7 3. 실험 이론 ▶ 첫번째 공명 ▶ 결 론 ▶ 두번째 공명 폐관일때
- 공명은 정상파의 배에서 시작하여 마디로 끝남 따라서 (2n-1)λ/4 지점에서 공명 - 폐관의 길이가 L이므로 파장은 L= λ/4 => λ= 4L 진동수(f) - f = V/λ = V/4L (V = 파동의 속력) ▶ 결 론 ▶ 두번째 공명 => L’-L = 3λ/4 - λ/4 = λ/2 => V = f * λ = 2f(L’-L) - 3λ/4 지점 - 폐관의 길이가 L’ 이므로 파장은 L’= 3λ/4 => λ= 4/3L’

8 4. 실험 방법 1) 유리관에 물을 가득 채운 후 수조을 위 아래 로 움직여서 관의 물이 꼭대기에서 아래까지 움직일 수 있도록 물의 양을 조절함. 2) 그림과 같이 소리굽쇠의 진동을 방해하지 않도록 소리굽쇠의 아래 부분을 잡고 고무망치(넓은 부분)로 때려서 진동 시킴. - 소리굽쇠와 유리관 사이의 간격 1cm - 기구전체가 진동하지 않도록 소리 굽쇠 는 잡고있음. 3) 수조를 서서히 내려가면서 가장 크게 울리는 공명점을 찿아 기록함.(L0, L1, L2, L3 각 10회측정)

9 4. 실험 방법 4) 진동수가 다른 소리 굽쇠를 고정시켜 위의 과정을 반복함.
5) L3-L2, L2-L1, L1-L0는 각각 반파장의 길이의 평균임. 따라서, λ = 2[(L3-L2)+(L2-L1)+(L1-L0)/3] 6) 5에서 구한 소리굽쇠의 파장(λ)에 진동수(f)를 곱하고, 공기중의 소리속도와 비교하여 백분율 오차를 구함. - V = V0+0.6T(m/s) (T는 섭씨 온도) - V0 = 331.5m/s (0도 1기압 일때 소리의 속도)

10 5. 주의 사항 1) 유리관과 수조에 물을 채울 시 물이 넘치지 않도록 조절
2) 소리 굽쇠와 유리관의 간격은 반드시 1cm정도의 간격을 두고 설치 하고 흔들리지 않도록 조임 나사로 단단히 고정시킴. 3) 설치된 소리 굽쇠를 진동시킬 때 기구 전체가 흔들리지 않도록 소 리 굽쇠를 한 손으로 단단히 잡고 고무망치로 때림. 4) 실험 시 유리관이 깨지지 않도록 실험에 유의