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[보고서] 소리의 속도

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작성일18-06-06 09:54

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6. 실온 t℃일 때의 음속 를 계산한다.






▶ 實驗에서의 주의사항

→ 물통에 물을 필요 이상으로 많이 채우면 實驗실 바닥에 물이 흘러 넘칠 수 있으며, 이는 감전이나, 장비에 손상을 가져올 수 있으므로 각별히 주의한다.

3. 소리굽쇠의 진동을 방해하지 않도록 소리굽쇠의 손잡이를 잡고 고무망치로 때려서 진동을 시킨 후 유리판으로부터 약 1cm 내로 가깝게 붙인다. 물통을 위 아래로 움직여 유리관 내부의 물높이를 變化(변화)시켜보면 어느 지점에서 소리가 갑자기 커지는 공명현상을 확인하게 될 것이다.

7. 위의 측정(測定) 값으로 0℃일 때의 음속 를 계산한다. 관 끝에서 첫 번째 공명 위치까지의 길이는 λ/4에 가까우나 실제는 이 값보다 조금 작다. 이때 음차에 가?운 쪽에서 발견되는 공명지점의 수위를 , 그 다음 지점의 수위를 이라 하고 같은 방법으로 여러 번 측정(測定) 하여 그 평균(average)을 구한다. 이는 첫 번째 정상파의 배가 관의모양, 크기 등에 따라서 관 끝보다 조금 위쪽에 위치한다는 것을 의미하며, 원주형의 관인 경우에는 관 끝에서부터 배까지의 거리 δ와 관의 내반경 r의 비(끝보정), 즉 δ/r 은 약 0.55-0.85이다.
→ 음파발생기 내부로 물이나 이물질이 들어갈 경우 장비손상의 요인이 되므로 주의한다.

4. 공명지점은 최소 두 군데 이상 발견하여, 이웃한 두 지점을 찾아 기록한다.

2. 實驗실의 온도 t를 측정(測定) 한다. a는 기체의 팽창계수로서 이다. 위의식은 기체의 팽창법칙(샤를의 법칙)이며, 여기서 V는 t℃ 일 때 기체의 부피이고 는 0℃에서의 기체의 부피이다. 꼭 첫 번째와 두 번째 공명지점을 찾을 이유는 없으나 반드시 바로 이웃한 공명지점을 찾아야 한다. 기주의 길이가 어느 적당한 값을 가질 때 두 파의 간섭으로 공명이 일어나게 된다 따라서 소리굽쇠가 공기 중에서 발생시키는 소리의 파장 λ는



이며, 위 두 식을 정리(arrangement)하면



이 된다 여기서 은 유리관 내의 공명 위치를 나타낸다.

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소리의 속도
1. 목적

소리굽쇠나 음파발생기에서 발생된 특정 진동수의 음파로 기주를 공명시켜 그 소리의 파장을 측정(測定) 함 으로써 공기 중에서의 음속을 측정(測定) 한다.

2. 관련理論

진동수 f인 波動(파동)(종파 혹은 횡파)의 공기 중에서의 파장을 λ라 하고, 이 波動(파동)이 공기 중에서 전파되는 속도를 v라 할 때 다음 관계식이 만족된다



진동수가 알려진 소리굽쇠를 진동시켜 한 쪽 끝이 막힌 유리관 속에 들어 있는 기주를 진동시키면, 기주 속에는 방향이 반대인 두 개의 파가 진행하면서 현의 진동 때와 같은 정상파가 생긴다. 이때 물통을 위 아래로 움직여서 …(skip) 관 속의 물이 꼭대기에서 아래까지 움직일 수 있도록 물의 양을 조절한다.


3. 實驗방법

소리굽쇠를 이용한 방법

1. 기주공명장치에 물을 채운다. 공기 또는 어떤 기체 중에서의 음속은 다음 식에 의하여 매질의 물리적 성질에 관계된다





압력 P와 밀도 d는 절대단위이고, k는 정압비열 대 정적비열의 비인 상수이다(공기에 대해 k=1.403이다). P가 , d가 의 단위일 때 v는 cm/sec의 단위를 가진다.
→ 다양한 매질(고체, 액체, 기체) 내에서의 음속이 부록에 나와 있으므로 참고하라.


4. 實驗결과

1. 實驗값

음파발생기의 진동수(Hz) f=80
실내온도(℃) t=26






횟수


1
78
80
2
77
79
3
79
81
4
78.5
80.5
5
78
80
평균(average)
78.1
80.1



2. 계산 및 結論(결론)

· 파장
· 실온에서의 음속
· 0℃에서의 음속(實驗값)
· 0℃에서의 음속(문헌값)
· %오차 = 11.9%

3. 검토

>> 소리굽쇠를 칠 때 강도도 달라질 수
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레포트/기타


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다.

5. 반파장의 길이 λ/2 는 이 된다 따라서 파장 이다.



기체의 밀도는 온도의 상승에 따라 감소하므로 온도가 높아질수록 음속이 커지는 것은 명백하다.

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