일반물리학실험 | 기주공명을 이용한 음속 측정

 

 

 

TIP

 

 

1. 스마트폰을 사용하여 소리굽쇠역할을 대신할 진동수 어플리케이션을 깔고, 진동시켜 소리의 파동이 유리관 내를 전파하도록 하고 정상파가 되는 공명 조건을 찾아 음파의 파장을 구하여 공기 중 음속을 측정한다.
2. 본 실험은 기주 공명 장치의 공명 현상을 이용해서 음파의 파장을 측정하고 그 파장과 우리가 이미 알고 있는 스마트폰앱(소리굽쇠의 진동수)를 이용해서 그 소리의 파장을 측정함으로써 공기 중의 음속을 알아보는 실험이고, 그 측정된 음속과 이론적인 음속의 차이를 비교해 보는 실험이었다.

 

 

 

기주의 진동

유리병 입구 근처에 입을 대고 세게 불면 소리가 난다. 이것은 뿜어낸 공기가 유리병 끝에 부딪쳐 관 내의 공기 기둥을 진동 시켜 종파를 만들기 때문이다. 이 때 관내에서는 입사파와 반사파가 중첩 현상을 일으켜 정상파를 만든다. 관의 닫힌 끝 쪽에서는 공기가 진동할 수 없으므로 마디를 이루고 열린 끝 쪽에서는 공기가 자유롭게 움직일 수 있어 배를 이룬다.

 

기주 공명 장치

 

 

실험 방법

1. 실험 과정

1) 기주공명장치에 물을 가득 채우고, 물통을 움직여 물이 위,아래까지 움직일 수 있도록 물의 양을 조절한다. 추가로 수면이 관 끝 가까이까지 오게 한다.

 

2) 스마트폰을 키고 진동수 어플리케이션을 설치한 뒤 진동수를 몇 HZ로 할지 정한다.

 

3) 스마트폰을 유리관 입구에 갖다 된 후 on/off스위치를 켠다. (이 때 스피커의 관을 조금 열어놓도록 한다)(이 때, 마이크가 최대한 수평이 되도록 한다)

 

4) 스위치를 킨 후 유리관 끝에 가까이하면서 물그릇을 서서히 내려 수면을 조정하여 소리가 가장 크게 울리는 공명점을 찾는다. 첫 번째 공명위치는 L₁, 두 번째 공명위치는 L₂, 세 번째 공명위치는 L₃을 여러 번 관속의 수면을 조정하면서 읽는다.

 

5) 식

 

 

을 사용하여 음속 을 계산한다.

 

6) 실험온도를 측정하여 식

 

 

=331.48(1+0.00183t)에 의한 음속을 얻어 위에서의 식과 얻은 결과를 비교하여 오차값을 구하고 실험에서의 오차원인을 생각하여본다.

 

 

 

[일반물리학실험]기주공명을 이용한 음속측정 실험 레포트