리사주 도형을 이용하여 공기 중에서 진행하는 소리의 속력 측정하기
Measurement of the frequency and the temperature dependence of the sound speed in air by using the Lissajous curves
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초록
리사주 도형의 개념을 응용하여 공기 중에서 진행하는 소리의 속력을 비교적 정확하게 측정할 수 있는 방법을 제시하였다. 이 방법으로 측정한 결과, 20.4 ℃에서 공기 중을 진행하는 소리의 속력은 344.3 m/s로 이론값과 0.2 % 범위 내에서 잘 일치하는 것을 확인하였다. 0.4~2.0 kHz 사이의 범위에서 음파의 진행속력은 진동수와 무관하고, 상온에서 온도가 증가함에 따라 소리의 속력도 함께 증가하는 것을 확인하였다. 이 실험탐구활동은 소리 파동 개념을 학습한 과학영재들과 물리학을 이수하는 고등학교 및 학부생에게 파동의 중첩과 파동의 진행속력에 관한 구체적이고 효과적인 심화교육 자료 로 활용될 수 있을 것이다.
Abstract
We have designed a simple experiment to measure the frequency and the temperature dependence of the speed of sound in air by using the Lissajous Curve for undergraduate laboratory. The speed of sound was measured in air by using the Lissajous curves and the value, 344.3 m/s was good agreement with theory under the condition of temperature, 20.4 ℃. There was no frequency dependence between the frequencies, 0.4 ~ 2.0 kHz but temperature dependence of the speed of sound in air. This experimental activity would be a helpful learning materials for in-depth understanding concepts of superposition and propagation of sound waves for scientifically gifted students and undergraduate students.
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