소리의속도측정 예비&결과

소개글

소리의속도측정 예비&결과에 대한 보고서 자료입니다.

목차

목적
장치 및 기구
실험이론
실험방법
실험값
계산 및 결과
결론 및 토의

본문내용

것이라는 결론이 나온다.
하지만 이번 실험에서 의 소리굽쇠는 이론적 속도와의 오차는 적었으나 이론적
속도보다 측정된 속도값이 더 큰 값을 가지고 말았는데 이 이유로는 우리가 사용했던
의 소리굽쇠를 앞서 많은 실험조들이 사용한 결과 모서리 부분들이 많이 마모되어
있는 것을 발견할 수 있었는데 그로인해 소리굽쇠 자체의 진동수에 변화가 온 것일 수 있
다는 생각을 했다. 또한 실제 공기 중의 온도와 물속의 온도는 다를 수 있고 소리굽쇠의
진동으로 인해 물속의 온도가 높아져 실제 이론적인 속도값이 계산한 것보다 높을수도
있다고 본다.
그러나 가장 안타까웠던 실험은 의 소리굽쇠를 이용한 실험이었는데, 이 실험
은 오차가 무려 나 나왔고 더더군다나 이론적인 속도보다 측정값이 이만큼 더
높게 나왔다는 것이 의아했다.
이를 고찰해 본 결과 과 의 값이 과 의 값의 거의 2배에 달
하는 값이 나온 걸 발견할 수 있었는데, 소리굽쇠의 진동수가 높아질수록 사람의 청력
으로 공명을 듣는 것이 어려워지게 되므로 과 의 사이의 공명음을 하나씩
못 듣고 지나간 게 아닐까라는 생각을 하여 과 의 거리를 반으로 나눠 다
시 측정된 속도를 계산해 본 결과
라는 값이 나와 놀랍게
도 이론적 속도와 완전히 일치하는 결과를 얻게 되어 중간 2개의 공명음을 못 듣고
지나친 것이라는 확신을 갖게 되었다.
이 밖에 작은 오차의 이유를 생각해 본 결과로는 첫째, 눈금을 읽는 과정에서의 오차
가 있을 수 있다고 본다. 일단 소리굽쇠의 공명음이 사람의 청력으로 들리는 시간은
공명위치를 정확히 측정하기에는 너무 짧은 시간이어서 그 짧은 시간 안에 물기둥의
높이를 눈으로 재는 과정에서 오차가 생겼을 수 있다. 둘째, 소리굽쇠의 진동수가 정
확하지 않을 가능성이 있다. 앞서 말했듯이 소리굽쇠의 진동수는 소리굽쇠가 마모된
정도에 따라 초기의 진동수와는 어느 정도 오차가 있을 수 있기 때문이다. 셋째, 사람
의 청력으로 공명음을 정확히 잡아내지 못했을 가능성이 있다. 실제로 마지막 실험처
럼 높은 진동수의 공명음을 인간의 청력으로 잡아채기 힘들 수 있는 가능성이 있기 때
문에 오차를 만들어낼 수 있을 것이다. 넷째, 실험온도의 값이 실제 물속의 온도와는
틀릴 가능성이 있는데 이번 실험에서 사용한 온도는 실험실 내부의 공기 중의 온도였
는데 이는 물속의 온도와는 당연히 차이가 나게 될 수밖에 없고 실험을 계속함에 따
라 물이 계속 진동하게 되어 물의 온도가 높아져 이론값이 변하게 되는 결과를 낳을
수 있다고 본다. 마지막으로 실험실 물기둥 안에 불순물이 눈에 띌 정도로 많았는데
이도 속도를 측정하는 데 있어서 오차의 원인이 될 수 있다고 본다.
이런 오차들의 개선방안으로는 다음 장치와 같이 물 대신 피스톤을 사용하여 기주의
길이를 변화시키거나(물속의 온도와 공기 중의 온도 차이를 줄일 수 있다.) 마이크로
폰과 오실러스코프를 사용하여 공명점을 보다 정확히 측정하는 방법이 있을 수 있다.
또한 측정기 등을 이용하여 소리의 변화를 측정하는 방법도 있을 수 있겠다.
(인간의 청력으로 완전히 잡기 힘든 공명음도 잡아낼 수 있게 될 것이다.)
거기에 마모된 소리굽쇠의 진동수를 새로 알아볼 수 있는 실험이 첨가되었으면 더
좋지 않았을까라는 생각이 들었다.
소리굽쇠의 진동수는 소리굽쇠의 진동에 의한 현의 진동을 공명시켜 현에 정상파를
만들고 이 정상파로부터 소리굽쇠의 진동수를 측정하는 방법으로 알아낼 수 있는데,
양끝이 고정된 현을 진동시키면 현을 따라 진동수와 진폭이 같은 두 파동이 반대방
향으로 진행하게 된다. 따라서, 현에는 이 두 파동의 합성파인 정상파가 생긴다. 길
이가 이고 선밀도가 인 현을 장력 로 잡아당겼을 때 현을 통하여 전달되는 횡파
의 속력 이고, 정상파의 파장 와 현의고유 진동수 사이에는 각각
의 관계가 있다. 여기서 은 정상파의
배의 수와 같으며 일 때가 기본진동이고 일 때가 2배, 3배 의 진동이
된다. 고유진동수 인 소리굽쇠 에 실의 한쪽 끝을 매고, 다른 끝은 질량이 인
추를 달아 놓으면 현의 장력 가 된다. 소리굽쇠를 진동시켜 현이 최대 진폭으
로 진동을 하면, 이 때 소리굽쇠의 고유진동수 와 현의 진동수 은 같게 된다.
즉, 이다.
소리굽쇠의 진동이 현에 평행한 경우에 소리굽쇠가 두 번 진동할 때 현은 1회 진동
하므로 소리굽쇠와 현이 공명을 일으킬 때는 소리굽쇠의 고유진동수 와 현의 진동
수()는 로 주어진다.
이 식을 통해 소리굽쇠의 진동수를 실험을 통해 알아볼 수 있다.

키워드

소리의속도,   기주공명,   소리굽쇠,   공명,   기주