일반물리학실험 - 음파의 성질(예비, 결과)

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본문내용

기주의 한쪽은 막히고 다른 한 쪽은 열린 경우
(1) 음파의 진동수를 로 했을 때, 파장의 길이 였고, 이때 음파의 속도는 였다.
상대오차는 이다.
b. 기주의 두 끝이 열린 경우
(1) 음파의 진동수를 로 했을 때, 파장의 길이 였고, 이때 음파의 속도는 였다.
상대오차는 이다.
(2) 음파의 진동수를 로 했을 때, 파장의 길이 였고, 이때 음파의 속도는 였다.
상대오차는 이다.
7. 질문 및 토의
(1) 임을 보이시오.
<그림> t=0와 t=△t에서 sine파로 나타나는 진행파의 두모습. 시간간격 △t동안 전체의 곡선은 △x만큼 오른쪽으로 움직인다
파형의 한점, 예를 들어 그림의 점A에 초점을 맞추어 고려해보면, 위상 의 값을 고정시킴을써 변위 를 고정시킨다. 즉
은 점 A처럼 변위 가 일정한 상태를 기술한다. 위 식에서 t가 증가하면 x도 증가한다. 그러므로 점 A는 오른쪽으로 움직이고 파형자체도 x가 증가하는 방향으로 진행한다.
위 식을 시간의 도함수로 미분하면
또는
여기서 , 이므로
이다.
(2) 왜 기체의 온도가 증가하면 음파의 속도가 증가하는가?
음파의 속도를 부피탄성률 와 밀도 를 가진 매질에 대하여 표현하면 다음과 같다.
즉, 매질이 공기로서 일정하기 때문에, 기체의 온도가 증가하면 부피탄성률이 일정하더라도, 기체분자의 운동이 활발해 지므로, 매질의 밀도가 감소하게되고, 따라서 음파의 속도는 증가하게 된다.
8. 결론 및 검토
실험실 온도는 26℃였고, 이 때의 음파의 속도는 346.72m/s이다.
기주의 한쪽 끝을 막고 측정했을 때는 348.63m/s(0.55%, in f=2.999kHz)였고, 기주의 두 끝이 열린 경우에는 345.48m/s (0.36% in f=2.531kHz), 346.38m/s(0.10% in f=2.999kHz)로 각각 음파의 속도가 측정되었다.
진동수는 멀티미터로 다시 측정한 값을 쓰기 때문에 비교적 정확한 값이라 볼 수 있다.
하지만 공명위치를 찾는데, 정확한 값을 정하기가 어려웠다. 하지만 두 공명위치의 차를 구하는 것이기 때문에, 일정한 기준점만 정한다면, 비교적 정확한 값을 측정할 수 있다.
실험상 문제점이 하나 발견되었다.
기주의 한쪽이 막힌 경우 피스톤 끝부분에서 측정되는 진폭이 최소가 되어야 하지만, 최대인 것을 발견할 수 있었다. 아직 원인을 알 수가 없었지만, 이번 실험에서는 공명위치의 상대적인 거리만 관계하므로 결과도출에는 문제가 없었다.

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일반물리학실험,   음파의 성질,   음파