[일반물리실험] 공기 중에서의 소리의 속도 측정 결과보고서 (이론,결과,오차 다수/A+)

목차

1. 실험 목적

2. 실험 개요

3. 실험 이론 및 실험 원리
1) 공기 중에서의 소리(종파)의 속도
2) 기주공명 장치를 활용한 소리의 속도 측정

4. 실험 기구

5. 실험 방법

6. 실험결과

7. 결과분석

8. 오차논의

본문내용

1. 실험 목적
기주공명 장치를 이용하여 공기 중에서의 소리의 속도를 측정한다. 또한, 유체 내에서의 소리의 전파 원리와 파동의 특성으로서의 공명 정상파를 이해한다.

2. 실험 개요
기주공명 장치에 물을 채우고, 유리관 바로 위에서 소리굽쇠를 진동시키며 유리관의 물 높 이를 낮추어 가면, 어느 특정한 수면 높이에서 공명음이 크게 발생한다. 이 공명음은 기주공 명 장치 내의 공기기둥이 공명 정상파를 이룰 때 발생하는 소리로, 공명음이 발생하는 수면 의 높이 즉, 공명 정상파의 마디 점들을 찾아 이 마디 점간의 거리를 측정하여 공명 정상파 의 파장을 알아내고, 이 파장과 소리굽쇠의 진동수의 곱으로 공기 중에서의 소리의 속도를 구한다. 또한, 뉴턴의 운동 제 2 법칙을 이용하여 공기 중에서의 소리가 전파되는 원리를 해 석하고, 이 원리로부터 소리의 속도를 구한다. 그리하여 기주공명 장치를 이용한 소리의 속 도 측정값을 실험값으로 삼고, 소리의 전파 원리로부터 구한 속도를 이론값으로 삼아 두 값 을 비교해 본다. 한편, 소리굽쇠의 진동수를 바꿔서 실험해 봄으로써, 공명 정상파의 파장이 음원의 진동수에 반비례하여 변하는 것과 음원의 진동수에 상관없이 소리의 속도는 일정하 다는 사실도 확인한다.

3. 실험 이론 및 실험 원리
1. 공기 중에서의 소리(종파)의 속도
종파란 매질(유체요소) 진동 방향과 전파 방향이 같은 파동을 의미한다. 이러한 종파의 속도 는 뉴턴의 운동법칙에 따라 매질의 탄성과 관성의 관계식으로 나타내는 것이 가능하다. 압 축대 내부에서 유체에 가해지는 합성력은 뉴턴운동 제 2 법칙과 유체의 압력에 관한 식, 두 가지로 표현할 수 있고 이 두 식을 연립한다. 그리고 부피탄성률의 식을 이용하여 연립한 식을 속도에 대해 정리하면 아래와 같다.

참고 자료

화학 교재연구회(옮김), 『레이먼드 창의 일반화학 제12판』, 사이 플러스, p227