소리굽쇠의 진동수 측정 - Melde 장치
1. 실험목적
소리굽쇠의 진동에 현의 진동을 공명시켜 현에 정상파를 만들고 이 정상파로부터 소리굽쇠의 진동수를 구한다.
2. 실험원리
양 끝이 고정된 현을 진동시키면 현을 따라 진동수와 진폭이 같은 두 파동이 반대 방향으로 진행하게 된다. 따라서, 현에는 이 두 파동이 합성파인 정상파가 생긴다. 길이 L, 선밀도 p인 현을 장력 T로 잡아 당겼을 때 현에 전달되는 횡파의 속도 v는
이고, 정상파의 파장 와 현의 고유진동수 f는 각각
(n= 1, 2, 3, …)
이다. 여기서 n은 정상파의 배의 수와 같으며 n=1일 때가 기본진동이고 n=2, 3, ....일 때가 1배, 2배, .... 진동이 된다.
[그림 16-1 (A)]와 같이 고유진동수 f인 소리굽쇠 A에 실의 한 쪽 끝을 매고, 다른 끝은 질량이 M인추를 달아 놓으면 현의 장력은 Mg가 된다. 소리굽쇠를 진동시켜 현이 최대진폭으로 진동을 하면, 이 때 소리굽쇠의 고유진동수 f와 현의 진동수 f1은 같게 된다. 즉
이다.
[그림 16-1 (b)]와 같이 소리굽쇠의 진동이 현에 평행한 경우에는 소리굽쇠가 두 번 진동하는 동안에 1회 진동하므로 소리굽쇠와 현이 공명을 일으킬 때는 소리굽쇠의 고유진동수 f와 현의 진동 f는
로 주어진다.
3. 실험기구 및 장치
① Melde 장치 ② 분동 ③ 실 ④ 자 ⑤ 직류전원 공급장치
4. 실험방법
⑴ [그림 16-1(a)]와 같이 소리굽쇠의 진동이 현에 수직하도록 하고 추를 놓는다.
⑵ 소리굽쇠를 진동시켜 현을 진동시킨다.
⑶ 추를 변화시키거나, 도르래 B의 위치를 조절하여 현의 길이 l을 변화시키면서 소리굽쇠와 현이 공명을 일으켜 현의 진폭이 최대가 되도록 하고, 이 때의 추 및 추걸이 질량 M과 현의 길이 l을 측정하고, 정상파의 배의 수 n을 기록한다.
⑷ 길이 l에 해당하는 현과 똑같은 줄을 잘라 질량 m을 측정하고 의 관계식에서 현의 밀도를 계산한다.
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2015.03.24
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