[자연과학]일반물리학 - 음파의 성질
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작성일 20-04-30 00:42
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[자연과학]일반물리학 - 음파의 성질
설명
실험결과/물리
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[자연과학]일반물리학 - 음파의 성질
일반물리학experiment(실험)
음파의 성질
experiment(실험) 목적
관속에서 파의 공명현상을 이해하고 이를 이용해 공기 중의 음파의 파장과 속도를 측정(測定) 한다. 한쪽 끝이 닫혀있는 관의 경우 기본진동수 의 홀수 조화파만 정상파를 이룬다.
만일에 관의 양쪽이 다 열려있는 그림 29.1(b)의 경우에는 양쪽 끝에서 반마디를 형성하므로 공명조건은
(29.3)
이 된다된다. 공명이 일어나면 입사파와 반사파의 간섭에 의해 음파는 진행파가 되지 않으며, 파의 진폭은 시간에는 무관하고 위치만의 함수로 주어지는 정상파가 된다된다. 따라서 정상파의 허용된 진동수는
(29.2)
이다. 여기서 n는 정수이다.
그림 29.1: 한쪽이 막힌 경우 (a)와 양쪽이 모두 열린 경우 (b…(drop)
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다.
그림 29.1 (a)와 같이 한쪽 끝이 닫혀있는 관의 경우에 스피커를 이용해 관속의 공기를 진동시키면 관의 길이 방향으로 전파되는 음파가 생긴다. 이러한 요동은 기체를 따라 전파하게 되는데 소리도 이러한 파동 중의 하나이다. 허용된 정상파의 진동수는
(29.4)
로 주어진다.
experiment(실험) 원리
기체 속에서 압력의 요동이 생기면 기체의 밀도도 압력에 따라 같은 형의 요동을 한다. 따라서 허용된 진동수는 기본진동수 에 해당하는 모든 조화파를 포함한다. 다시 표현하면기체 속에서의 음파는 기체를 따라 전파되는 압축과 팽창의 연속적인 결과로 이루어진 파동이고 전파방향과 진동방향이 같은 종파이다. 기주의 길이 L을 피스톤으로 조절할 수 있게 한 후, 스피커의 표면을 진동 시키면 종파인 음파가 기주의 길이 방향으로 속도 v로 진행하다가 기주의 끝인 피스톤을 만나면 음파는 반사되어 나온다. 음파의 파장을 λ로 나타내면 이웃하는 마디들 사이는 이다 그러므로 그림으로부터 공명조건 즉 정상파가 형성될 조건은
(29.1)
이 된다된다. 피스톤 표면에서 입사파와 반사파의 위상차는 π이므로 변위의 진폭이 최소인 마디(node)가 되고, 기주의 끝은 변위의 진폭이 최대인 마디(antinode)가 된다된다.
