[대학물리학] 파동실험(기주공명) 예비,결과레포트

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목차

1. 실험의 목적 및 개요

2. 실험의 이론적 배경

3. 실험장치 및 실험절차

4. 실험결과

5. 오차해석

6. 토의 및 고찰

본문내용

6.7
65.4
6
8.0
27.1
46.3
66.0
평균(cm)
8.1
27.1
46.4
65.72
파장(cm)
37.34
37.78
38.11
38.26
음속 V실험(m/s)
336.02
340.01
342.96
344.33
평균 V실험 = 340.83 m/s
오차`=` {(``V _{이론} ````-````평균``V _{실험} ``)} over {V _{이론}} `` TIMES `100````=`
1.31 %
1-2
① 이론값
실온 T: 22.8 V이론 = 331.5m/s +0.607T = 345.34 (m/s)
② 실험값
Tube의 내경 d : 30.85mm
f = 900Hz 스피커와 Tube 사이의 거리 m : 15mm
측정 횟수
n=1
n=3
n=5
n=7
1
9.0
28.3
47.6
66.5
2
9.7
28.7
47.8
66.8
3
9.5
28.1
47.5
66.6
4
9.2
28.6
47.6
66.0
5
9.4
28.6
47.4
66.9
6
9.9
28.2
47.8
66.4
평균 (cm)
9.45
28.42
47.62
66.53
파장 (cm)
42.74
39.54
39.08
38.72
음속 V실험 (m/s)
384.62
355.85
351.75
348.50
평균 V실험 = 360.18m/s
오차`=` {(``V _{이론} ````-````평균``V _{실험} ``)} over {V _{이론}} `` TIMES `100````=`
4.30 %
1-3
① 이론값
실온 T: 22.8 V이론 = 331.5m/s +0.607T = 345.34 (m/s)
② 실험값
Tube의 내경 d : 30.85mm
f = 1100Hz 스피커와 Tube 사이의 거리 m : 5mm
측정 횟수
n=1
n=3
n=5
n=7
1
7.6
23.3
38.6
54.7
2
7.2
22.9
37.4
54.8
3
7.5
23.8
37.8
54.7
4
7.3
23.2
38.1
54.2
5
7.3
23.5
38.3
54.3
6
7.8
23.3
37.9
54.8
평균 (cm)
7.45
23.33
38.02
54.58
파장 (cm)
34.74
32.75
31.40
31.89
음속 V실험 (m/s)
382.10
360.27
345.44
350.83
평균 V실험 = 359.66 m/s
오차`=` {(``V _{이론} ````-````평균``V _{실험} ``)} over {V _{이론}} `` TIMES `100````=`
4.15 %
1-4
① 이론값
실온 T: 22.8 V이론 = 331.5m/s +0.607T = 345.34 (m/s)
② 실험값
Tube의 내경 d : 30.85mm
f = 1100Hz 스피커와 Tube 사이의 거리 m : 15mm
측정 횟수
n=1
n=3
n=5
n=7
1
5.4
22.6
37.3
53.2
2
5.7
21.3
37.4
53.2
3
6.1
21.3
37.8
53.7
4
6.2
20.8
36.7
53
5
5.5
21.3
36.3
52.6
6
6.0
21.4
36.7
53.1
평균 (cm)
5.82
21.45
37.03
53.13
파장 (cm)
28.22
30.25
30.61
31.07
음속 V실험 (m/s)
310.38
332.70
336.72
341.72
평균 V실험 = 330.38 m/s
오차`=` {(``V _{이론} ````-````평균``V _{실험} ``)} over {V _{이론}} `` TIMES `100````=`
4.33 %
5. 오차해석
이번실험은 다른 실험 때 보다 오차가 적게 나왔다. 오차 4%가 어떻게 보면 클 수도 있겠지만 예전 실험에서는 두 자릿수가 넘을 때도 있었기 때문에 매우 잘 된 실험이라고 생각한다. 그렇지만 역시 오차는 1%정도로 줄이기 위해서는 더 많은 노력이 필요할 것이다. 이번 실험에서 오차발생의 원인으로는 공명 지점을 정확히 찾기가 힘들었다는 점이다. 직접 손으로 피스톤 막대를 움직이고 눈으로 그래프를 보며 가장 큰 지점을 찾았기 때문에 정확한 공명 지점을 찾기에는 무리가 있었다. 또한 계속 컴퓨터 속의 그래프만 쳐다보고 있자니 눈이 피로해져서 그래프의 진폭이 가장 높아지는 지점을 찾기가 어려워서 마지막쯤에 측정할 때는 앞부분보다 훨씬 부정확하게 측정되었다. 그리고 위에서 이론값을 측정할 때 온도를 처음에 측정했던 온도 값으로 계속 사용했는데, 실험실에서 처음에 측정할 때에 있었던 일정한 인원이 계속 있지도 않았고, 실험 중에 움직이기도 했기 때문에 온도가 변했을 가능성이 높다.
6. 고찰사항
스피커와 Tube사이의 간격을 조절함에 따라 화면에 나타나는 파동의 변화를 볼 수 있는 가? 볼 수 있다면 그 이유는 무엇인가?
- 파동의 변화를 볼 수 있다. 그 이유는 스피커와 Tube 사이에 간격이 넓을수록 음파가 그 간격을 통해서 나가기 때문이다. 거리가 가까울수록 파동이 더 커진다.
실험에서 발생하는 오차를 줄이기 위해서는 어떻게 해야 하는가?
- 오차를 줄이기 위해서는 오차해석에서 말했던 것처럼 피스톤 막대를 움직이고 최대 파동을 찾는 것을 기계가 하고, 온도도 모든 실험을 하기 전에 재고 그 값을 각각의 데이터에 적용시켜야 할 것이다. 아니면 실험 중에 일정한 온도를 유지하기위한 환기장치들의 기계를 설치하면 온도변화를 최소로 줄일 수 있을 것이다. 그리고 버니어캘리퍼스를 사용하여 측정할 때 좀더 정확하게 재려는 노력이 필요하다.
이번 실험은 오차 값은 적었지만 실험하는 데에 많은 어려움이 있었다. 실험자체가 매우 복잡했고 프로그램이며 장치를 모두 처음 다루는 것이라 매우 생소했다. 또한 파동에 대한 이론을 정확하게 가지고 있지 않아 실험을 이해하는 것이 매우 힘들었다. 그래서 결과레포트를 작성하면서도 매우 힘들었고, '왜 이렇게 되는 걸까'라는 의문을 떨쳐낼 수가 없었다.
특히 위의 고찰사항은 매우 어려웠다. 사실 실험을 하면서도 왜 스피커와 Tube사이에 간격을 둘까라는 의문을 가졌었다. 그러나 정확한 해답은 얻을 수가 없었다. 그래서 위의 고찰사항에 대한 답이 매우 간단하고, 정확한 이유를 쓸 수가 없다. 지금까지 파동에 대해서는 어느 정도 기본지식을 갖고 있다고 생각했는데, 좀 더 자세히 알아보아야겠다.

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대학물리학,   파동,   기주공명,   파동실험,   정상파,   음파