보고서 설명

1. 실험목적
관속에서 파의 공명현상을 이해하고 이를 이용해 공기 중의 음파의 파장과 속도를 측정한다.

2. 실험원리
기체 속에서 압력의 요동이 생기면 기체의 밀도도 압력에 따라 같은 형의 요동을 한다.

본문일부 및 목차

그림 31.1 (a) 와 같이 한쪽 끝이 닫혀 있는 관의 경우에 스피커를 이용해 관속의 공기를 진동시키면 관의 길이 방향으로 전파되는 음파가 생긴다. 기주의 길이 을 피스톤으로 조절할 수 있게 한 후, 스피커의 표면을 진동시키면 종파인 음파가 기주의 길이 방향으로 속도 로 진행하다가 기주의 끝인 피스톤을 만나면 음파는 반사되어 나온다. 음파의 파장을 로 나타내면 이웃하는 마디들 사이는 이다. 그러므로 그림으로부터 공명조건 즉 정상파가 형성될 조건은
(31.1)
이 된다. 여기서 는 정수이다. 따라서 정상파의 허용된 진동수는
(31.2)
이다. 한쪽 끝이 닫혀있는 관의 경우 기본진동수 의 홀수 조화파만 정상파를 이룬다. 공명이 일어나면 입사파와 반사파의 간섭에 의해 음파는 진행파가 되지 않으며, 파의 진폭은 시간에는 무관하고 위치만의 함수로 주어지는 정상파가 된다. 피스톤 표면에서 입사파와 반사파의 위상차는 이므로 변위의 진폭이 최소인 마디(node)가 되고, 기주의 끝은 변위의 진폭이 최대인 마디(antinode)가 된다.

⑴ 실험실 내부 온도를 기록한다.
공명을 일으키기 위해 진동수를 고정 시키고 관의 길이를 피스톤으로 조정한다.
⑵ 오실로스코프의 전원을 켜고 모드는 [CH-1], AC-GND-DC 스위치는 [GND], VOLTS /DIV 스위치는 [0.1V], TIME/DIV 스위치는 [1ms]에 각각 선택한 후 CH-1 입력 단자에 입력 프로브를 연결하고 신호가 스크린의 중간에 위치하도록 수직 위치 조정노브를 조정한다.

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#음파의 성질

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