예비 음파,정상파,줄의진동,주파수측정

소개글

음파 정상파 줄의 진동 주파수 등을 측정하는 파동에 관한 예비 보고서입니다.

목차

1. 실험 목적

2. 배경 이론

3. 실험 기구&장치

4. 실험 방법

본문내용

1. 실험 목적
진동하는 줄(횡파) 내에서 정상파를 관찰하고 줄의 장력, 길이, 진동주파수, 정상파 내의 마디수 등의 이론적 관계식이 실험과 일치하는가를 확인한다. 또 관 내부에서 일정한 주파수의 음파(종파)가 전파될 때 관의 길이의 변화에 따른 음파의 공명현상을 이해하고 그때의 정상파 모양을 관찰하여 공기중의 음속을 측정한다.
2. 배경 이론
1) 줄의 진동
양쪽 끝이 고정된 줄을 진동시키면 줄을 따라 진동수와 진폭이 같은 두 파동이 양 끝에서 반사되어 서로 반대방향으로 진행하게 된다. 이러한 파동은 일반적인 간섭법칙에 따라 결합하는데 어떤 조건(공명)하에서는 정상진동의 형태인 정상파(Standing Wave)가 생긴다. 즉, 기본주파수 또는 그 정수배로 줄을 진동시키면 줄 내에서 정상파가 형성되고, 이때 높은 주파수를 배음(harmonics)이라 부른다.
[그림1]과 같이 질량 선밀도 인 줄에 장력 T가 작용하고 있을 때 속도 v로 진행하는 정상(stationary)펄스가 있다고 가정하면, 펄스의 미소부분에 대해 수평성분의 힘은 0이 되고 수직성분의 힘은 복원력 F로 나타날 것이다.
F = 2Tsin
이므로 뉴턴의 제2법칙
F = ma에 의해 T 이 되고, 따라서
줄에 전달되는 횡파의 속도 v는 v = ------(1)
이다. [그림2]와 같이 줄의 길이가 고정되어 있다면
정상파의 파장는 = (n=1,2,3) ------(2) 이므로
f = 관계식으로부터 고유진동수 f는
f = ------(3)으로 표시되고, 식을 변형하면
질량 선밀도 는 ------(4) 이다. 여기서
n은 정상파의 배의 수와 같으며 n=1일때가 기본진동이고 r=2,3,...일때가 2배, 3배,...진동이 된다. 만약 장력과 길이가 일정할 때 주파수를 변화시키면 주파수와 배의 수는 비례할 것이다.
2) 음파(관의 공명)

참고 자료

없음