Методика виконання роботи

Для визначення довжини звукової хвилі і швидкості звуку у повітрі використовується прилад, який називається трубкою Квінке (рис.1).

Рис. 1

Він складається з двох з'єднаних гумовою трубкою 1 посудин 2 і 3, наповнених водою. Посудина 2 представляє собою скляну циліндричну трубку, на яку наклеєна шкала 4 з міліметровими поділками. Піднімаючи або опускаючи посудину 3, можна міняти висоту повітряного стовпа у трубці 2. Джерелом звуку є телефон 5, встановлений біля верхнього краю трубки 2.

Змінюючи рівень води у трубці 2, можна добитися такого його положення, коли між телефоном і границею розділу повітря - вода виникає стояча хвиля, її утворення пов'язане з інтерференцією в основному двох хвиль, які поширюються назустріч одна одній: відбитої від поверхні води та відбитої від границі розділу повітря на рівні відкритого кінця трубки. Якщо всі ці хвилі біля відкритого кінця трубки виявляться в однакових фазах, то виникає явище звукового акустичного резонансу, яке полягав в різкому підсиленні амплітуди коливань. При цьому частота коливань джерела (телефону) збігається з частотою власних коливань повітряного стовпа. Для спостереження акустичного резонансу необхідно, щоб на відстані h від відкритого кінця трубки до рівня води вміщувалось непарне число довжин хвиль, тобто . При цьому біля відкритого кінця трубки виникає пучність стоячої хвилі з максимальною амплітудою, що призведе до різкого підсилення звуку. При поступовому зниженні рівня води у трубці звук послідовно підсилюватиметься при

Порядок виконання роботи

1. Запустити програму Generator .

2. Встановити максимальний рівень води у трубці 2 ( рис.1).

3. З адати частоту сигналу в програмі Generator (рис.2) у віконці 1 (грубо) та пересуваючи повзунок 2 (плавно). Для запуску генерації сигналу натиснути кнопку 3. (Частоти задавати в діапазоні від 500 Гц до 1500 Гц).

1

Рис.2

4.Піднімаючи ревень води в трубці 2(рис.1), відмітити по шкалі ті його положення, при яких спостерігається максимальний звук. При цьому , , і т.д. Визначення положень , , , ….. проводять 5-6 разів. Необхідно знайти , і т.д.

5. Вимірювання провести на трьох частотах.

6. За одержаними данними знайти довжину звукової хвилі і швидкості поширення звуку у повітрі v = . Оцінити похибку цих величин.

7. Проаналізувати отримані результати.

Контрольні запитання

1. Які хвилі називають поздовжніми? В яких середовищах вони поширюються?

2. Які хвилі називаються поперечними? В яких середовищах вони поширюються?

3. Отримайте рівняння стоячої хвилі. Як вона утворюється?

4. Які характерні точки можна спостерігати в стоячій хвилі? Отримайте їхні координати.

5. Чим відрізняються стоячі хвилі від тих, що біжать?

6. Яка залежність швидкості поширення звуку в газах від температури, молекулярної маси, тиску?

7. У чому полягає явище дисперсії звуку? Чи спостерігається воно у Ваших дослідах?

8. Що таке довжина хвилі? Як вона визначається у даній роботі?

9. Як визначається у даній роботі швидкість поширення звуку?

10. Які одиниці виміру швидкості поширення звуку?

11. Які методи вимірювання швидкості поширення звуку Ви знаєте?