Визначення швидкості звуку методом резонансу

Проробити теоретичне введення «ХВИЛІ» стор.99-102

Мета роботи: визначення швидкості звуку в повітрі.

1.Опис установки і методу вимірів

Швидкість звуку (робоча формула)

(1)

д е - довжина хвилі, - частота звукової хвилі. Для визначення і використовується установка, зображена на рисунку 1.

Г

В

А

Рис.1

Установка складається з укріпленої на вертикальній стійці циліндричної труби , відкритої з однієї сторони і посудини . Труба і посудина з’єднані гумовою трубкою, завдяки чому утворять сполучені посудини. Трубка і посудина частково заповнені водою. Над відкритим кінцем труби поміщена мембрана телефону, з’єднана зі звуковим генератором. Повітря, що знаходиться в трубі, можна розглядати як вібратор, частота коливань якого може збігатися з частотою джерела звуку (телефонної мембрани). Тоді в трубі виникає резонанс і утворюється стояча хвиля. На поверхні води відбувається відбиття хвилі, виникає вузол, а на відкритому її кінці - пучність, тобто резонанс настає тоді, коли в довжині повітряного стовпа укладається парне число чвертей довжини біжучої хвилі. Для визначення довжини біжучої хвилі у повітрі досить виміряти, наприклад, відстань між сусідніми вузлами стоячої хвилі і подвоїти його. Частота звукової хвилі задається звуковим генератором Г.

2. Порядок виконання роботи:

1. На звуковому генераторі установлюють визначену частоту .

2. Опускаючи посудину , переміщають рівень води в трубці вниз і домагаються максимального звучання, тобто резонансу. Положення рівня води в трубці при резонансі визначають по вертикальній шкалі, розташованої поруч із трубою.

3. Збільшуючи висоту стовпа повітря, відзначають (кілька разів) положення рівня води при максимальному звучанні. Різниця відліків ; положень рівнів води для двох сусідніх максимумів дає половину довжини біжучої хвилі.

4. Результати вимірів заносять у таблицю:

   №	, м	, м	, м	, м

5. За формулою , обчислюють швидкість звуку.

6. Проводять виміри, зазначені в п. 2 і 3 для частот і . Отримані дані заносять у таблицю. Відповідно визначають швидкість звуку для і .

7. Обчислюють , абсолютну , а потім відносну похибки записують остаточний результат.

Контрольні питання:

1. Що таке хвилі? Які хвилі називаються подовжніми? поперечними? Запишіть рівняння біжучої хвилі.

2. Що називають довжиною біжучої хвилі.

3. Як зв’язана швидкість поширення біжучої хвилі, її довжина і частота?

4. Що таке інтерференція хвиль? умови інтерференції?

5. Що таке стоячі хвилі? Які їхні характерні риси? Чому стоячі хвилі не переносять енергією?

6. Як зв’язані між собою довжини біжучої і стоячої хвилі?

7. Поясніть, у чому складається метод резонансу визначення швидкості звуку в повітрі?

8. Як у даній роботі змінюється фаза звукової хвилі при відбитті від поверхні води?

ЛIТЕРАТУРА

1. Кучерук І.М., Горбачук І.Т., Луцик П.П. Загальний курс фізики. Т.1:Механіка.Молекулярна фізика і термодинаміка. – К.:Техніка,1999, 536 с.

2. Детлаф А.А., Яворский Б.М., Курс физики . М.: Высш.шк.. 2002, 718 с.

3. Физический энциклопедический словарь. Гл. ред. Прохоров А.М. – М.:Советская энциклопедия, 1983, 928 с.

4. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.1:Механика, колебания и волны, молекулярная физика. – М.: Наука, 1989, 352 с.

5. Зачек І.Р., Кравчук І.М., Романишин Б.М. та ін..Курс фізики: Навчальний підручник. – Львів: «Бескид Біт», 2002 , 376с.

6. Физический практикум. Механика и молекулярная физика /Под ред. В.И. Ивероновой. -М.: Наука,1967. 354 с.

7. Загальна фізика: лабораторний практикум: Навч. посібник/ В.М.Барановський, В.П.Бережний, І.Т.Горбачук та ін./К.:Вища шк., 1992, 509с.

100