음파의 성질

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음파의성질 예비레포트

목차

실험목적
실험이론
참 고

본문내용

실험 목적
관속에서 파의 공명현상을 이해하고 이를 이용해 공기 중의 음파의 파장과 속도를 측정한다.

실험 이론
공기 속에서 전달되는 음파의 속도는 다음 식으로 표현된다.
v = 331.5 ＋ 0.61t m/sec (여기서 v:음속, t:온도)
이 식을 이용하여 대기온도 15。C에서 음이 공기 중에서 전달되는 속도를 계산 하면 약 340m/sec가 된다. 그러나 바닷속에서는 약1,500m/sec, 철 속에서는 5,000m/sec 로 증가한다. 기체 속에 압력의 요동이 생기면 기체의 밀도가 압력에 따라 같은 형의 요동을 한다. 기체 속에서 음파는 기체를 따라 전파되는 압축과 팽창의 연 속적인 결과로 이루어진 종파이다. 유리관 속에 공기를 스피커와 함수발생 기를 이용해 진동을 시키면 유리관의 길이 방향으로 종파인 음파가 생긴다.
그림 1과 같이 유리관 속의 기주의 길이(L)를 피스톤으로 조절할 수 있게 장치를 하였다. 이 경우 스피커의 표면이 진동하면 종파가 기주의 길이 방향으로 음파의 속도()로 진행하다가 기주의 끝인 피스톤을 만나면 음파는 반사되어 나온다. 이때 피스톤의 표면에서 입사파와 반사파의 위상차는 180°이므로 진폭이 최소인 마디( Node) 가 된고, 기주의 끝 즉 Speaker 표면은 진폭이 최대인 마디(Anti Node)가 된다.


음파의 파장을 λ로 정의하면 이웃하는 마디들 사이거리는 λ/2 이다. 그러므로 그림2의 경우에는 공명조건은 이다. (n:정수)

만일에 유리관의 양쪽이 다 열려있는 그림 3의 경우에는 양쪽끝에서 반마디 형성 하므로 공명조건은 이다. 단위시간에 진동수 f의 파동이 전파하는 거리 는 fλ이다. 즉 파동의 전파속도는 가 된다.
체적 탄성률이 인 경우 음파속도는 이다. 여기서 ρ는 기체의 평균 밀도이다. 기체속에서 음파의 전파속도는 기체 온도와 밀접한 관계가 있다. 즉, 여기서 는 0℃에서 음속인 331.3 m/s이고 α는 이상기 체의 체적 팽창계수인 1/273이며 t는 기체의 온도이

참고 자료

없음