[물리학실험]액체의 표면 장력 측정/소리 속도 측정 실험

목차

1. Abstract
2. Introduction
3. Theoretical background
4. Set-up
5. Result
6. Summary
7. Reference

본문내용

1. Abstract
표면장력은 Soft matter physics 영역에서 중요하게 기술되는 물리량이다. 이 실험에서는 Ring을 이용한 Pull-out method를 이용하여 Water와 Ethanol에서의 surface tension을 구하고 그 크기가 액체의 종류에 따라 다른 이유에 대해 알아보였다. 그 결과 Water의 surface tension이 Ethanol보다 약 4.4배 정도 크게 측정되었다. 또한 매질에 의해 파동의 속도가 결정된다는 사실을 이용하여 파동의 한 종류인 음파의 속도를 레이저를 이용하여 fringe를 만든 후, 이를 분석하여 Water, brine(saturated), 그리고 ethanol 에 따른 소리 속도를 측정하였다. 이때는 Brine(saturated), water, ethanol 순으로 속도가 크게 측정되었다.

2. Introduction
표면장력을 측정하는 방법에는 여러 가지가 있는데, 모세관 현상을 이용한 방법은 부착력이 수표면 막을 위로 끌어당김에 따라 수표면 막은 중력에 저항하며 유리관 내의 물을 끌어 올리고 이때, 높이와 표면장력과의 상관관계를 통해 표면장력을 구할 수 있다. 이번 실험에서 사용할 pull-out method는 액체 속에 ring을 담갔다가 천천히 위로 올리며, ring에 가해지는 힘을 연속적으로 측정하는데, 액체 막으로부터 ring이 떨어지기 바로 직전의 힘을 측정함으로써 액체의 표면장력을 알아낼 수 있다.
소리의 속도를 측정하는 가장 간단한 방법은 속도의 정의인 를 이용하는 것인데, microphone 2개를 서로 마주보게 설치해놓고 한 쪽에서 신호를 보내면 다른 한 쪽에서 신호를 받아 그 시간 간격을 측정하여 microphone 사이의 거리를 나누어 주면 소리의 속도를 구할 수 있다. resonance tube에서 개관이나 폐관 상태에서 신호의 amplitude가 가장 크게 측정되는 곳을 측정하여 소리의 파장을 구하고 그때의 진동수를 곱하여 소리의 속도를 측정한다.

참고 자료

Surface tension : https://en.wikipedia.org/wiki/Surface_tension
Surface tension value : https://en.wikipedia.org/wiki/Surface-tension_values
Ultrasound : https://en.wikipedia.org/wiki/Ultrasound#Other_uses