현대물��실험 메뉴얼

관의 공명 실험
1. 목 적

음파의 공명 현상을 이해하고, 공명 주파수를 구하여 본다. 공명현상이 일어날 때의 정상파를 관찰, 이를 이용하여 공기 중에서의 음속을 측정.

2. 이 론

음파는 진동 방향과 이동 방향이 같은 방향인 종파이다. 또한 음파는 매질 속에서 밀함과 소함을 반복하면서 진행한다. 스피커가 바깥으로 떨림으로 인하여 근처의 공기의 알갱이들이 작은 체적 안에 높은 압력으로 만들어져 밀한 상태가 되고 스피커가 안쪽으로 떨림으로 인해서 근처의 공기가 넓은 체적 안에 낮은 압력으로 소한상태가 되어 퍼져 나간다.
정상파는 관의 끝에서 반사되어 오는 음파왿� 원래의 음파가 간섭하여 만들어 진다. 정상파는 배왿� 마디를 가지고 있다. 배는 정상파에서 진폭이 최대왿� 최소를 진동하는 부분이며, 마디는 진동이 없이 고정되어 있는 부분이다. 열린관에서의 끝 부분은 배가 되어야 한다. 그리고 막힌 관에서의 끝 부분은 더 이상 이동할 곳이 없으므로 마디가 되어야 한다.
관속에서 음파는 양쪽 끝을 오가며 반사를 여러 번 일으킨다. 이러한 여러 번의 반사되는 동안 서로 중첩되어 일반적으로는 작은 진폭을 보일 것이다. 하지만 모든 반사파가 같은 위상을 가지고 있을 때 최대 진폭을 갖게 된다. 이때의 주파수를 공명 주파수라고 한다.

3. 기구 및 장치

오실로스코프, function generator, 마이크로폰, 유리관

4. 실험 방법

(1) Function generator왿� 유리관을 연결한다.
(2) 오실로스코프왿� 마이크로폰을 연결시킨다. 반사판을 유리관의 가장 끝 쪽(0Cm)에 위치시킨다.
(3) 주파수를 100Hz로 조절 한 뒤, 오실로스코프의 출력 파형이 증가-감소, 감소-증가 하는 위치를 모두 찾아 기록한다.
(4) 열린관 닫힌관 모두 같은 방법으로 반복한다.
(5) 주파수를 증가시킨 뒤 같은 실험을 반복한다.