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설명


- 소리의 속도 실험은 마이크로폰 센서의 거리 차이를 이용하여 공기 중에서 소리의 속도를 측정하는 실험이다.

- 소리의 공명 실험 장치를 사용하여 파장의 다양한 특성을 학습할 수 있다.

- 닫힌 관과 열린 관에서의 소리의  진행을 확인할 수 있다.

- Vernier MBL 센서를 이용하여 정밀한 측정이 가능하다.





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구성품

소리의 속도 측정 (K2.3.15)

* 인터페이스 랩퀘스트3 이외에 다른 인터페이스의 경우 교육용 신호발생기(FR250310) 을 함께 구성해드립니다. 




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실험 이론



1) 소리의 3요소


 소리는 다음 말로 음파라고 부르며 공기나 물 같은 매질의 진동을 통해 전달되는 종파이다. 이러한 소리의 요소로는 크게 3가지를 이야기해볼 수 있다.

 소리의 3요소에는 세기, 높이, 맵시(음색)가 있다. 소리의 세기는 진폭의 크기에 비례하고 진폭이 클수록 큰 소리라고 한다. 소리의 높이는 진동수에 비례하며 진동수가 높을수록 높은 소리라고 한다. 마지막으로 소리의 맵시는 파동에 형태(파형)에 의하여 결정된다.



2) 소리의 속도


 소리는 파동이므로 매질에 따라 음속이 달라진다. 일반적으로 소리는 공기 중에서 전파되며 상온인 공기 중에서의 소리의 속도는 331 m/s 이다.

 본 실험에서는 아크릴 관 내에서 일정 거리만큼 떨어진 두 개의 마이크로폰을 이용하여 스피커에 나오는 지정된 주파수의 소리를 측정할 것이다. 이때 수집된 데이터 값은 두 센서의 거리에 따라 차이가 나타나기 때문에 시간 차이를 확인할 수 있다.



다음은 마이크로폰의 측정한 음압 데이터에 곡선 추세선 기능을 사용하여 sin함수 값을 확인했을 때 나타나는 각각의 sin 함수이다.



위에 식에서 거리에 따른 소리의 차이를 알기 위해서는 C상수를 확인해야한다. 두 개의 마이크로 폰 사이의 거리(∆L)에 의해 sin함수의 x축 이동 거리에 차이(∆l)가 발생한다.



Vernier MBL 센서를 사용한 소리의 속도 실험을 통해 소리의 속도를 직접 측정할 수 있다.




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실험 그래프