[물리학 실험] 공명실험

목차

1. 실험제목 : 공명실험

2. 실험목적

3. 관련이론
　공명
　A. 공명관(resonance tube)에서의 정상파
　B. 공 명
　C. 음 파

4. 실험방법
　A. 공명주파수 측정
　B. 음속 측정

5. 실험결과
　A. 공명주파수 측정
　B. 음속 측정

6. 분석 및 토의
　A. 공명주파수
　B. 음속측정

7. 참고문헌

본문내용

1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
파장(m)
1.80
0.90
0.60
0.45
0.36
주파수(Hz)
116.00
295.00
479.00
686.00
871.00
실험속도(m/s)
208.80
265.50
287.40
308.70
313.56
이론속도(m/s)
331.00
331.00
331.00
331.00
331.00
오차(%)
36.92
19.79
13.17
6.74
5.27
6. 분석 및 토의
A. 공명주파수
공명이란 진동계가 그 고유진동수와 같은 진동수를 가진 외력을 주기적으로 받아 진폭이 뚜렷하게 증가하는 현상을 뜻한다.
처음에는 관을 열어 놓은 상태로 측정하고, 두 번째 측정할 때에는 관을 닫은 채로 측정하였다. 진폭이 가장 큰 상태에서 작아지기 시작하는 바로 그 지점의 진동수를 측정하는 것이었는데 뚜렷하게 진동수의 1배, 2배, 3배, 4배와 거의 비슷하게 진동수가 증가하는 것을 확인할 수 는 없었다. 하지만 가장 낮은 공진 주파수로 다른 공진 주파수를 나누면 정수의 형태를 띄고 있다는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해 위에서 조사한 이론과 같이 변화함을 확인 할 수 있었다.
본 실험은 많은 오차를 가지고있다. 오차원을 분석하여 보면 공명운동은 시간이 지나면서 조금씩 계속 바뀌므로 정확한 시간에 따른 진동수를 측정하기가 힘들었고, 많은 사람들의 움직임 또한 이러한 오차를 만들었다고 생각한다. 또 닫힌 관의 경우 사람의 손으로 막고 실험을 진행하여 오차가 추가적으로 발생한 것 같다. 실제 실험은 진공관에서 진행된다면 이러한 오차를 줄일 수 있을 것 같다.
B. 음속측정
두 번째 실험인 음속측정실험에서 측정된 자료로 공명관 내의 소리의 속도를 계산하면, 음파의 속도는 파장이 커질수록 속도는 작아진다는 것을 확인하였고, 전체적으로 파장이 짧아 질수록 실험의 오차는 적게 나오는 것으로 확인 할 수 있었다. 이러한 오차를 고려한다면 빛의 속도는 일정함을 볼 수 있었다.
오차 원인을 분석하여 보면 이론적으로 0oC에서의 음속은 331.5m/s이므로 우리가 실험한 상태에서는 그보다 온도가 높으므로 의 식에 정확한 온도를 측정하여 구한다면 이론적인 음속을 측정할 수 있을 것이다. 위의 자료는 이러한 계산을 포함하지 않고 실시하였기 때문에 미미한 오차가 발생하였을 것이고, 또한 많은 사람들이 실험실에 모여 있으면서 우리가 측정하려는 음뿐 아니라 많은 잡음들도 측정되었고 테이블의 움직임으로 인해 정확한 결과를 얻지 못했을 것이다. 좀 더 나은 실험을 위해서는 잡음이 없는 곳을 실험실로 설정하여야 할 것이다.
다른 오차의 원인으로는 오실로스코프를 이용하여 사람의 눈으로 어림잡아 진폭의 최대값과 최소값을 확인했던 것이 있을 것이다.
또 사람이 직접 해야하다보니 마이크의 거리를 정확하게 측정할 수 없다는 것이 가장 큰 오차의 원인이었을 것이다.
7. 참고문헌
1. 일반 물리학실험 / 형설출판사 / 한성철 외 7 명
2. 일반 물리학 / 형설출판사 / 이영재 외 9명

키워드

물리학 실험,   공명실험,   공명,   공명주파수 측정,   음속 측정,   음파