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[자연과학]물리실험 - 공기 중의 음속 측정(measurement)

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작성일18-03-09 00:05

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(5) 요약된 측정(測定) 값에서 와 은 반파장의 길이 이므로 파장은
이다.

(2) 다음 소리굽쇠의 진동을 방해하지 않도록 소리굽쇠의 손잡이를 잡고 고무망치로 때려서 진동을 시킨 후, 유리관 1cm 위에 수직 방향으로 놓는다.
실험결과

○소리굽쇠의 진동수 : 500Hz 실온 : 20℃
측정(測定) 횟수 123平均(평균)0.1500.1490.1510.1500.4980.4980.4990.4980.8480.8470.8480.848

-파장 :
〓(0.498-0.150)+(0.

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[자연과학]물리실험 - 공기 중의 음속 측정(measurement)
설명
실험결과/물리


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다.
공기중의 음속은 또한 일반적인 유체의 성질로서도 구해지며, 체적탄성률이 , 밀도 인 경우에,

…(省略) (4)

의 관계가 있으며, 이를 열역학의 기체법칙으로 전개하면 ℃의 음속은



(5)

여기서, 는 0℃이하의 음속으로 약 331.48m/sec 이다. 관 끝에서 첫 번째 공명위치 까지의 길이는 에 가까우나 시제는 이 값보다 조금 작다.

(8) 실온 ℃때의 음속 를 식 (1)을 이용하여 계산한다.

실험 기구 및 장치
① 기주공명 장치
② 소리굽쇠 및 고무장치
③ 속도계

실험 방법

(1) 그림 2와 같이 기주 공명 장치에 물을 가득 채운 후, 물통을 상하로 움직여서 물이 넘치지 않도록 물의 양을 조절한다. 소리굽쇠가 발생하는 음의 파장 는

(2)

이며, 식 (1)을 식 (2)에 대입하면

(3)

이 된다된다.

(9) 위의 측정(測定) 값으로 0℃때의 음속 를 식(5)에서 계산하고, 표준 값과 비교한다. 이 때 기주의 길이가 어느 적당한 값을 가질 때 두 파의 간섭으로 공명이 일어나게 된다된다.

(6) 소리굽쇠의 진동수를 기록한다.

(7) 실험실의 온도 를 측정(測定) 한다. 그러면 그 지점을 분필이나 고무 띠로 표시한다.
순서
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[자연과학]물리실험 - 공기 중의 음속 측정(measurement)
공기 중의 음속 측정(測定)

실험 목표(目標)
이미 진동수를 알고 있는 소리굽쇠의 진동으로 기주를 공명시켜서 그 소리의 파장을 측정(測定) 함으로써 공기 중에서의 음속을 측정(測定) 한다.

실험 원리
파동수가 인 파동(종파 혹은 횡파)의 공기 중에서의 파장을 라고 하고, 이 파동이 공기중에서 전파하는 속도를 라 할때, 다음의 관계식이 만족된다된다.

(1)

이미 알려진 진동수의 소리굽쇠를 진동시켜 한쪽 끝이 막힌 유리관 속에 들어있는 기주(공기기둥)를 진동시키면, 기주 속에는 방향이 반대인 두 개의 파가 진행하면서 현의 진동때와 같은 정상파가 생긴다.

(4) 다시 지점부터 , 을 찾아 올라온 후 과정 (3)을 수행하여 측정(測定) 값을 약식에 의해 요약한다.
이는 첫 번째 정상파의 배가 관의 모양, 크기 등에 따라서 관 끝보다 조금 위쪽에 위치한다는 것을 의미하며, 원주형의 관인 경우에는 관 끝에서부터 배까지의 거리 와 관의 내반경 과의 비(끝 보정), 즉 는 약 0.55에서 0.85이다.
그림 3.1.2에서 . . . . . 들은 유리판 내의 공명 위치를 나타낸다.

(3) 공명 소리 지점의 근처에 물의 수면이 오도록 하고, 다시 소리굽쇠를 진동시켜 첫 번째의 공명지점 를 찾고 서서히 물통을 내리면서 두 번째 공명지점 과 세 번째 공명지점 를 찾는다. 이와 동시에 물통을 서서히 내리면서 유리관 내의 소리를 들으면 어느 지점에서 갑자기 커지는 공명소리를 듣게 된다된다.

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