3. Экспериментальная установка
Установка состоит из звукового генератора, осциллографа и горизонтально расположенной металлической трубы Тр (рисунок). Генератор вырабатывает переменное напряжение звуковой частоты, которое подается на катушку динамика Д, закрепленного на одном из торцов трубы. В динамике электрические колебания преобразуются в механические колебания мембраны, возбуждающей колебания воздуха. Эти колебания распространяются в воздушном столбе внутри трубы. Улавливаются колебания микрофоном М, встроенном в боковую стенку трубы. В микрофоне звуковые колебания преобразуются в электрический сигнал, который подается на вход осциллографа и отражается на экране. В трубе имеется поршень П, способный с помощью рукоятки Р перемещаться вдоль трубы. Он служит ее подвижным торцом. Расстояние между торцами трубы отсчитывается по закрепленной на трубе шкале Ш.
4. Требования к технике безопасности
4.1. Генератор сигналов и осциллограф должны быть обязательно заземлены.
4.2. Запрещается прикасаться к выходным клеммам включенного генератора.
5. Порядок выполнения работы
5.1. Тумблерами “сеть” включите звуковой генератор и осциллограф.
5.2. По указанию преподавателя установите одно из следующих значений частоты выходного сигнала генератора: 1000, 1100, 1200 или 1300Гц.
5.3. С помощью ручек управления величиной выходного сигнала на генераторе и масштаба изображаемого сигнала на осциллографе добейтесь хорошо наблюдаемой картины колебаний на экране осциллографа.
5.4. Плавным вращением рукоятки Р установите поршень в крайнее левое положение. Затем постепенно перемещая поршень вправо отметьте по шкале первое, второе и т. д. положение поршня, при которых происходит максимальное усиление звука. Это воспринимается на слух, и попутно наблюдается на экране осциллографа. Полученные данные запишите в таблицу.
N |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
ln,см |
|
|
|
|
|
5.5. Выключите генератор и осциллограф.
5.6. Определите по термометру в лаборатории температуру воздуха.
5.7. Постройте график зависимости ln от n и, пользуясь формулой (2.23), определите по нему тангенс угла наклона полученной усредненной прямой.
5.8. По формуле (2.24) рассчитайте скорость звука.
5.9.
По формуле (2.20) вычислите значение
для воздуха (для него
кг/моль).
5.10. Оцените погрешность определения .
6. Требования к отчету
Отчет о лабораторной работе должен содержать:
1) название и цель работы, основные теоретические положегния и схему установки;
2) результаты измерений и расчетов (результаты измерений представляют в форме таблицы и графика зависимости ln от n, а значения частоты колебаний, тангенса угла наклона прямой на графике, температуры воздуха, коэффициента Пуассона и погрешности его определения приводятся последовательно под таблицей);
3) выводы по работе.