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공기중의 음속 측정
(물리학 및 실험)
1. 실험 배경
- 쿤트의 실험
1866년 독일의 물리학자 A.쿤트가 음속이나 막대 세로진동의 진동수를 측정하기 위하여 시행한 실험이다. 유리관 C와 D 속에 있는 기체를 공명시켜, 그 기체의 음속을 측정한다. A와 B는 유리 또는 금속 막대이며, E와 F는 코르크마개이다. 금속 막대를 사용할 경우는 송진을 바른 천으로, 유리 막대를 사용할 경우는 알코올을 적신 무명으로 막대를 따라 마찰하면 막대의 세로진동이 일어난다. F를 안팎으로 움직여 조절하면 유리관 속에 있는 기체는 공명하게 된다. 관 속에 코르크 분말을 뿌려 두면 줄무늬가 생긴다. a1,a2,…는 진동의 마디, b1,b2,…는 배 부분에 해당하므로 a1,a2는 반파장이 된다. 소리의 진동수를 알면 음속을 알 수 있으며, 음속을 알면 진동수를 알 수 있다. 막대 세로진동의 진동수 N은

N〓(1/2l)√E/偏

로 주어진다. 여기서 l은 막대의 길이, E는 영률,偏는 막대의 밀도이다. 영률을 측정하기 위해서는 이 실험을 이용한다.

2. 실험 동기
- 이미 진동수를 알고 있는 소리굽쇠의 진동으로 기주를 공명시켜서 그 소리의 파장을 측정함으로써 공기 중에서의 음속을 측정한다.

3. 이론적 배경
(1) 용어 정의
① 파동 - 파라고도 한다. 공간이나 물체 일부에 일어난 상태의 주기적 변동이 어느 속도로 퍼져가는 현상을 말한다.
② 파장 - 전자기파나 음파등 파동에서 파동의 마루에서 다음 마루까지, 또는 파동의 골에서 다음 골까지의 거리를 말한다.
③ 진동수 - 1초 동안의 진동의 횟수를 말한다. 주기 T의 역수 1/T.
④ 정상파 - 진폭과 진동수가 같은 파동이 서로 반대방향으로 이동할 때 발생하는 파동 조합.
⑤ 공명 - 진동계가 그 고유진동수와 같은 진동수를 가진 외력(外力)을 주기적으로 받아 진폭이 뚜렷하게 증가하는 현상.
⑥ 체적탄성률 - 물체 특유의 상수이다. 부피탄성률이라고도 한다. 체적 V인 등방탄성체에 균일한 압력 P를 가할 때 체적이 v만큼 줄었다고한다면 P＝cv/V가 성립하는데, 이 때 c가 체적탄성률이다. 압축률의 역수이다.

(2) 음
- 우리가 살고 있는 지구상에는 공기압이 존재하고 있다. 음파란 음원에서 발생한 진동이 공기압의 주기적인 변화를 일으켜서 조밀파의 형태로 전파되는 현상을 말한다. 이것의 예로서 큰 우퍼 스피커를 들 수 있는데, 입력 …(생략)
 

      
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