일반물리학실험 | 기주 공명

 

 

 

TIP

 

 

스피커에 의해 튜브안에 형성되는 정상파의 주파수와 튜브의 길이의 변화에 따른 공명주파수를 찾아내고, 튜브에서 정상파가 움직이는 모습을 마이크폰을 사용하여 진폭을 측정함으로서 관찰할 수 있다.

 

 

 

실험 개요

스피커가 튜브에서 진동할 때 어떤 특정주파수일 경우에 스피커로부터의 소리가 최대가 되는데 이 주파수를 공명주파수라 부르고, 튜브의 길이가 변화되면 공명주파수도 바뀌게 되며 튜브에서 전파되는 소리파는 튜브의 양끝에서 반사되어지고, 원래의 파장과 반사된 파장 모두 서로 간섭하는 정상파 모양으로 나타난다. 주어진 튜브 길이에서는 다양한 공병 주파수가 존재한다. 마찬가지로 주어진 주파수에서 형성된 정상파에는 다양한 튜브길이에서 진폭이 최대가 된다.

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실험 방법

1. 열린 튜브와 닫힌 튜브에서의 공명주파수들

1) Resonance Tube, 오실로스코프, Function Generator를 설치한다. 마이크폰의 전원스위치가 on이 되어 있는지를 확인한다. 튜브와 스피커의 사이를 약간 떨 어지게 한다. 튜브속에 있는 피스톤을 튜브에서 제거한다.

 

2) Function Generator의 주파수단위를 1KHz로 하고 진폭을 작게 하고 출력 주파수가 약 100Hz가 되게 맞춘다.

 

3) 오실로스코프를 켜고 x축을 조정하고 y축을 조정하여 마이크폰의 신호가 나오는 것을 확인한다.

 

4) 서서히 주파수를 증가시키고 조심스럽게 소리를 듣는다. 소리의 수준에서 상대적인 최대 치에 귀를 기울여라. 이 상대적 최대치가 튜브에서 공명상태를 가리킨다. 상대적 최대치 가 나타나는 상태에서 가장 낮은 주파수를 찾도록 조심스럽게 주파수를 조정한다. 이 가 장 낮은 공명 주파수의 값을 기록한다.

 

5) 새로운 공명 주파수를 찾을 때까지 주파수를 서서히 올린다. 주파수를 다시 측정하고 기 록한다.

 

6) 좀 더 높은 공명 주파수를 찾을 때까지 4번 정도 반복한다.

 

7) 피스톤을 사용하여 튜브의 한 쪽 끝을 닫아서 한쪽은 닫힌관, 한쪽은 열린관의 형태로 튜브를 만들어서 위의 과정을 반복하여 공명주파수들을 찾는다.

 

2. 튜브 길이와 공명주파수들

1) Resonance Tube, 오실로스코프, Function Generator를 설치한다. 피스톤을 마이크폰의 가까운 위치로 움직인다. 약 주파수를 800Hz가 되게 조정하고, 스피 커가 깨끗하게 들릴 때까지 진폭을 증가시킨다.

 

2) 스피커로부터 튜브에서 증폭되어진 소리가 들릴때까지 피스톤을 서서히 뒤로 민다. 오실 로스코프의 화면에서 가장 시끄러운 소리가 나는 만큼 가장 큰 신호가 발생되는 지점을 찾을때까지 조심스럽게 피스톤위치를 조정한다. 이때의 위치를 기록한다.

 

3) 정상파가 생성되는 새로운 위치에 도달할때까지 계속해서 피스톤을 움직인다. 새로운 위 치를 기록한다. 정상파가 생성되는 피스톤의 모든 위치를 찾을때까지 계속해서 피스톤을 움직인다.

 

4) 2~3개의 다른 주파수에서도 위의 실험과정을 반복하여 공명주파수를 찾는다

 

 

 

[일반물리학실험]기주 공명 레포트