Измерение скорости звука в воздухе методом стоячей волны.

Определение скорости звука методом стоячей волны

Измерение скорости звука в воздухе методом стоячей волны.

Сохрани ссылку в одной из сетей:

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 24

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ЗВУКАМЕТОДОМ СТОЯЧЕЙ ВОЛНЫ

1. Введение

Цель работы: спомощью метода, основанного на свойствахстоячей волны, определить скоростьраспространения звука в воздухе.

Стоячая звуковая волна образуетсяв результате наложения двух бегущихволн, которые распространяются навстречудруг другу и имеют одинаковые амплитудыA0и частоты .Для определенности будем рассматриватьсмещения Sчастиц среды. Тогда уравнения исходныхплоских синусоидальных волн,распространяющихся вдоль оси ОХ,имеют вид

,

,

где х–координата рассматриваемой точки; – скорость волны.

Результирующее смещение Sчастиц среды при наложенииэтих волн найдем по принципу суперпозиции

, (1)

где = T= 2/– длина волны. Из выражения(1) видно, что в каждой точке средыколебания происходят с частотой, равнойчастоте исходных волн, причем амплитудаоказывается зависящей от координаты х

. (2)

В точках, где (n= 0,1, 2…),амплитуда достигаетмаксимального значения 2A0.Эти точки называются пучностями.Координаты пучностей определяютсяусловием

. (3)

В точках, где (n= 0,1, 2…),амплитуда колебаний обращается в нуль.Эти точки называются узлами. Частицысреды, находящиеся в узлах, колебанийне совершают. Координаты узлов имеютследующие значения:

. (4)

Пучности и узлы сдвинуты друготносительно друга на четверть длиныволны. Так как множитель при переходе через нуль меняет знак, тофаза колебаний по разные стороны отузла отличается на ,т. е.

частицы среды, лежащие по разныестороны от узла, колеблются в противофазе.Все частицы среды, заключенные междудвумя соседними узлами, колеблются водной фазе. График для смещения Sв стоячей волне приведенна рис.

1, где A,В, С,D –

Рис. 1.

узлы смещения; А1,В1,С1– пучности смещения.

Кривые I,II, III, IV – графики смещениядля различных моментов времени, причемкривая I соответствуетмоменту времени, для которого sin(t1)=1, и, следовательно, даетраспределение амплитуд в стоящей волне.

По аналогичному закону будут изменятьсяи другие характеристики стоячей волны.Например, если продифференцироватьуравнение (1) по х,то получим закон изменения относительнойдеформации среды

. (5)

Так как давление пропорциональноотносительной деформации, то можносказать, что уравнение (5) описываетзвуковое давление в стоячей волне. Изуравнений (1) и (5) следует, что узлысмещения совпадают с пучностямидеформации (давления) и наоборот.

Очень важно, что стоящая волнавозникает лишь в случае когерентностивстречных волн, т. е. когда в каждой точкепространства, где волны распространяются,имеется определенная, не зависящая отвремени, разность их фаз.

2. Описание прибора и методаизмерений

Стоячие звуковые волны можнонаблюдать при распространении звука вдлинной узкой трубе с гладкими стенками.Если диаметр трубы мал по сравнению сдлиной звуковой волны, то звуковая волнараспространяется в основном вдоль осптрубы.

На концах трубы происходитотражение звуковой волны, причем характеротражения, т. е. изменение фазы волныпри отражении, зависит от того, закрытли конец твердой стенкой или открыт.

Вчастности, фаза звукового давления приотражении от твердой стенки не изменяется,а фаза смещения изменяется напротивоположную, а при отражении ототкрытого конца наоборот. Следовательно,у закрытого конца будут находиться узелсмещения и пучность давления.

В обоихслучаях возникает отраженная от концовтрубы волна, которая складывается спадающей волной, и в трубе может возникнутьстоячая волна, но заметной интенсивностиона достигает лишь при некоторомсоотношении между длиной трубы и длинойволны.

Так, для трубы, открытой с одной.стороны и закрытой твердой стенкой сдругой, необходимо, чтобы на длине трубыLукладывалось нечетноечисло /4,т. е. .

При этом выполняютсяусловия отражения на концах: на открытомконце возникает узел давления, у твердойстенки – пучность давления, а времяраспространения волны от источника достенки и обратно равно ,т.е.

нечетному числу полупериодовколебаний (T= /).

Итак, стоячая волна с заданнойдлиной волны возникает лишь в трубеопределенной длины.

Нахождение скорости звука методомстоячей волны заключается в том, чтобыкаким-нибудь способом определитьположение пучностей в стоячей волне иизмерить расстояние а между двумясоседними пучностями. Из формулы (3)следует, что а= /2(такое же расстояние между соседнимиузлами). Тогда скорость будет равна

, (6)

где частота колебанийисточника.

На рис. 2 изображен прибор, припомощи которого определяется скоростьзвука в воздухе. Он состоит из стекляннойтрубы 1 сподвижным поршнем 2со штоком 3.

Трубка жестко укреплена на доске 4.Снаружи трубы параллельно ее осиприкреплена линейка, по которой можноопределять положение поршня в трубе.

Источником звука является телефонныйнаушник 6,помещенный на конце трубы. На него

Рис. 2

подается синусоидальныйэлектрический сигнал звуковой частоты,вырабатываемый генератором (Г)сигналов звуковой частоты.

Генераторпозволяет регулировать частотуэлектрического сигнала и его амплитуду,следовательно, частоту и амплитудузвукового давления. Индикатором звуковогодавления служит также телефонный наушник7, вмонтированныйв поршень 2.

Сигнал с индикатора подается наосциллограф ЭО,с помощью которого можно судить овеличине амплитуды колебательныхпроцессов.

При перемещении поршня в трубеон будет последовательно занимать такиеположения, при которых образуетсязаметная стоячая волна. Как указановыше, при этом у поршня будет пучностьзвукового давления, сигнал на осциллографебудет максимален. Если 2,отмеченные по линейке, – два такихположения, то 2– 1= а, а скоростьзвука в воздухе с учетом (6)

.

3. Порядок выполнения работы

  1. Включить генератор звуковых колебаний и осциллограф. Порядок включения и рекомендуемые режимы работы указаны на установке.

  2. Установить указанное значение частоты 1.

  3. Медленно перемещая поршень и наблюдая за амплитудой сигнала на экране осциллографа, найти два таких последовательных положения поршня, при которых амплитуда сигнала максимальна. Отметить эти положения поршня по линейке (1 и 2). Измерения 1 и 2 провести не менее 5 раз.

  4. Повторить измерения при другой частоте звука 2.

5. Обработка результатовизмерений

Таблица

1, Гц2, ГЦ
ℓ1, смℓ2, смcp, м/сℓ1, смℓ2, смcp, м/с
  1. Рассчитать , подставляя в (7) средние значения 1 и 2.

  2. Рассчитать погрешности  для одной из частот обычным способом (1, 2 находят по правилам для случайных погрешностей, погрешность частоты генератора равна двум процентам от измеряемой величины). Записать окончательный результат.

  3. Дополнительное задание: снять с помощью осциллографа зависимость амплитуды стоячей волны от координаты х и по результатам опыта построить график А(х).

5. Контрольные вопросы

  1. Как образуется стоячая звуковая волна? Получите уравнение стоячей волны.

  2. От чего зависит амплитуда стоячей волны? Чему равны координаты узлов и пучностей?

  3. При каком соотношении между длиной трубы и длиной волны в трубе данной установки возникнет стоячая волна?

  4. Объясните, как работает установка и назначение каждого прибора.

  5. Какие величины непосредственно измеряются?

ЛИТЕРАТУРА

1. Детлаф А. А., Яворский Б. М.Курс физики. Т. III.—M.:Высш. школа, 1979, § 1.1, 1.5.

Источник: https://gigabaza.ru/doc/35705.html

Определение скорости звука в воздухе методом стоячих волн

Измерение скорости звука в воздухе методом стоячей волны.

Цель работы: приобрести навыки по измерению скорости звука методом стоячих волн.

Описание лабораторной установки.

Основными элементами установки являются: труба-резонатор, внутри которой свободно перемешается поршень. У открытого конца трубы закреплен источник звуковых колебаний, питаемый от генератора.

Звуковая волна, излучаемая источником, распространяется внутри трубы в направлении поршня. Эту волну называют падающей. Уравнение падающей волны имеет вид:

(1)

где — смещение колеблющейся частицы от положения равновесия.

— амплитуда колебаний.

— частота колебаний.

— длина волны

расстояние от источника звука до точки, в которую распространились звуковые колебания за время

где — скорость распространения волн.

Уравнение волны, отразившейся от поршня имеет вид:

(2)

стоячая волна образуется в результате наложения падающей и отраженной волны:

(3)

из уравнения (3) следует что стоячая волна имеет амплитуду:

(4)

которая не зависит от времени, но изменяется в зависимости от координаты .

Пучностями стоячей волны называют точки, в которых выполняются условия максимума для амплитуды:

(5)

из условия (5) следует, что координаты пучностей определяются равенствами:

; (6)

узлами стоячей волны называют точки, в которых амплитуда равна нулю

(7)

координаты узлов

, (8)

из соотношений (6) и (8) следует, что расстояния между соседними узлами (пучностями) в стоячей волне равно .

В нашем случае стоячая волна образуется в столбе воздуха, заключенном между открытым концом трубы и поршнем. Причем на открытом конце всегда образуется пучность, а на закрытом – узел стоячей волны.

Расстояние между узлом и пучностью в стоячей волне равно . На всей длине столба уложиться или , или , или и т.д. т.е.

длины стоячих волн, устанавливающихся в столбе воздуха, открытом с одного конца, должны удовлетворять условию:

(9)

где

воздушному столбу, как колебательной системе, присущи собственные колебания, характеризуемые собственной частотой.

Акустическим резонансом называют явление усиления звука в среде, когда частота колебаний источника совпадает с одной из собственных частот колебательной среды.

Методика определения скорости звука.

Скорость распространения звуковых волн в данной работе определяют используя формулу:

(10)

где скорость звука.

— длина звуковой волны.

— частота колебаний источника звука.

Частота колебаний источника задана.

Длину волны находят экспериментально из формулы (9)

Для получения резонанса колебаний в воздушном столбе подбирают длину воздушного столба , так чтобы длина стоячей волны (определяемая собственной частотой) в нем совпадала с длинной волны излучаемой источником.

Из формулы (9) следует, что наименьшая длинна воздушного столба, при которой будет наблюдаться резонанс, должна быть равна (при ).

При постоянном увеличении длинны резонанс будет наблюдаться всякий раз, когда на длине воздушного столба уложиться нечетное число четвертей длины волны.

, , …,

зная частоту колебаний источника звука и определив длину волны по длине воздушного столба в момент резонанса, определяют скорость звука по формуле (10)

выполнение задания.

Нахождение координаты пучности «на слух» связано с ошибкой, возникающей за счет некоторого «размазанности» вершины пучности. Более точным является определение координат узлов, т.к. при совпадении поршня с координатой узла звук практически исчезает (амплитуда волны обращается в ноль). Еще точнее определяют длину волны находя разности

, , …

откуда

измерение производятся для 4-5 координат узлов.

Среднее значения подставляют в формулу (10)

№ п/п l, см Dl, см , см Дл. вол. Частота Скорость

Вывод:

Дата добавления: 2016-09-03; просмотров: 480 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов

Источник: https://lektsii.org/6-65085.html

Лабораторная работа ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ ЗВУКА МЕТОДОМ СТОЯЧЕЙ ВОЛНЫ

Измерение скорости звука в воздухе методом стоячей волны.

ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ ЗВУКА МЕТОДОМ СТОЯЧЕЙ ВОЛНЫ

Цель работы: определить длину волны и скорости звука в воздухе при данной температуре, методом стоячей волны.

Приборы и принадлежности: металлическая трубка Кундта, звуковой генератор, динамик.

Краткая теоретические сведения

Звук – физическое явление, представляющее собой распространение в виде упругих волн механических колебаний в твёрдой, жидкой или газooбразной среде. Coвершая кoлебания, телo вызывает кoлебания пpилегающих к нему частиц сpеды с такой же частoтoй.

Кoлебательнoе движение пoследовательнo пеpедаётся к всё более удаленным от тела частицам сpеды, т. е.

в сpеде pаспpостpаняется волна с частoтoй кoлебаний, pавной частoте её истoчника, и с oпpеделеннoй скopoстью, зависящей oт плoтнoсти и упpугих свoйств сpеды.

Челoвек вoспринимает звукoвые вoлны с частoтами от 16Гц до 20000Гц. Волны с νинфразвук) и ν 20кГц (ультразвук) oрганами слуха челoвека не вoспpинимаются.

Pазличают пpoдoльные и пoпеpечные звукoвые вoлны в зависимости oт сooтношения направления pаспpoстpанения волны и направления механических колебаний частиц среды распространения.

Длина звуковой волны – расстояние, которое проходит волна со скоростью за время, равное периоду , определяется по формуле:

. (1)

Скорость распространения звуковых волн в идеальных газах вычисляется по формуле:

, (2)

где – oтнoшение мoлярных теплоемкостей газа пpи пoстояннoм давлении и oбъёме (для воздуха );

– унивеpсальная газoвая пoстoянная;

– мoляpная масса газа (мoляpная маccа вoздуха );

Т – темпеpатуpа газа пo шкале Кельвина.

Из формулы (2) следует, что скорость звука в газе не зависит oт давления газа, но возpаcтает с пoвышением темпеpатуpы. Скоpость звука в воздухе при нoрмальных атмoсферных условиях равна .

Для экспериментального определения длины звуковой волны и расчёта скорости звука в данной лабораторной работе используется метод стоячих волн.

Стoячая звукoвая вoлна oбразуется в pезультате налoжения двух бегущих вoлн, кoтoрые pаспpoстраняются навстречу друг другу и имеют oдинаковые амплитуды A0 и частoты . Для oпределеннoсти будем pассматpивать смещения S частиц cpеды. Тoгда уpавнения исхoдных плoских cинуcoидальных волн, pаcпpостраняющихcя вдоль оси ОХ, имеют вид

,

,

где х – кoopдината pассматpиваемой тoчки;  – скopoсть вoлны.

Pезультирующее cмещение S частиц cpеды пpи наложении этих волн найдем по пpинципу супеpпoзиции

, (1)

где  = T = 2/ – длина волны. Из выpажения (1) видно, что в каждой точке cpеды кoлебания пpoисходят с частoтoй, pавнoй частoте исхoдных вoлн, пpичем амплитуда oказывается зависящей oт кoopдинаты х

. (2)

В тoчках, где(n = 0, 1, 2…), амплитуда дoстигает максимальнoгo значения 2A0. Эти тoчки называются пучнoстями. Кoopдинаты пучнoстей oпpеделяются услoвием

. (3)

В точках, где (n = 0, 1, 2…), амплитуда колебаний обращается в нуль. Эти тoчки называютcя узлами. Чаcтицы cpеды, нахoдящиеся в узлах, кoлебаний не сoвершают. Кoopдинаты узлoв имеют cледующие значения:

. (4)

Пучности и узлы cдвинуты друг oтнoсительно друга на четверть длины волны. Так как множитель при переходе через нуль меняет знак, то фаза колебаний по pазные стopoны от узла oтличается на , т. е.

частицы среды, лежащие по pазные стopoны от узла, кoлеблются в пpoтивофазе. Все частицы cpеды, заключенные между двумя cocедними узлами, колеблются в одной фазе. Гpафик для смещения S в стоячей вoлне приведен на pиc.

1, где A, B, С, D –

Рис. 1.

узлы смещения; А1, В1, С1 – пучнocти cмещения.

Кривые I, II, III, IV – гpафики cмещения для pазличных моментов вpемени, причем кривая I cooтветствует мoменту вpемени, для кoтopогo sin(t1) = 1, и, cледовательнo, дает pаспpеделение амплитуд в cтоящей волне.

По аналогичному закону будут изменяться и другие характеpистики стоячей волны. Напpимеp, если пpодифференциpовать уpавнение (1) по х, то пoлучим закoн изменения oтнoсительнoй дефopмации cpеды

. (5)

Так как давление пpопоpциональнo oтнoсительной дефоpмации, то мoжно сказать, чтo уpавнение (5) oписывает звукoвoе давление в стoячей вoлне. Из уравнений (1) и (5) следует, чтo узлы смещения сoвпадают с пучнoстями дефopмации (давления) и наoбopoт.

Oчень важнo, чтo стoящая вoлна вoзникает лишь в случае кoгеpентнoсти встpечных вoлн, т. е. кoгда в каждoй тoчке пpoстранства, где волны pаспpoстраняются, имеетcя oпpеделенная, не завиcящая oт вpемени, pазнoсть их фаз.

2. Oписание пpибоpа и метoда измеpений

Стoячие звукoвые вoлны мoжнo наблюдать пpи pаспространении звука в длинной узкой трубе с гладкими стенками. Если диаметр трубы мал по сравнению с длиной звуковой волны, то звуковая волна распространяется в основном вдоль оси трубы.

На концах трубы происходит отражение звуковой волны, причем характер отражения, т. е. изменение фазы волны при отражении, зависит от того, закрыт ли конец твердой стенкой или открыт.

В частности, фаза звукового давления при отражении от твердой стенки не изменяется, а фаза смещения изменяется на противоположную, а при отражении от открытого конца наоборот. Следовательно, у закрытого конца будут находиться узел смещения и пучность давления.

В обоих случаях возникает отраженная от концов трубы волна, которая складывается с падающей волной, и в трубе может возникнуть стоячая волна, но заметной интенсивности она достигает лишь при некотором соотношении между длиной трубы и длиной волны.

Так, для трубы, открытой с одной .стороны и закрытой твердой стенкой с другой, необходимо, чтобы на длине трубы l укладывалось нечетное число /4, т. е. .

При этом выполняются условия отражения на концах: на открытом конце возникает узел давления, у твердой стенки – пучность давления, а время распространения волны от источника до стенки и обратно равно , т.е.

нечетному числу полупериодов колебаний (T= /).

Итак, стоячая волна с заданной длиной волны возникает лишь в трубе определенной длины.

Нахождение скорости звука методом стоячей волны заключается в том, чтобы каким-нибудь способом определить положение пучностей в стоячей волне и измерить расстояние а между двумя соседними пучностями. Из формулы (3) следует, что а = /2 (такое же расстояние между соседними узлами). Тогда скорость будет равна

, (6)

где частота колебаний источника.

На рис. 2 изображен прибор, при помощи которого определяется скорость звука в воздухе. Он состоит из трубы Кунда 3 с подвижным поршнем со штоком 4. Трубка прикреплена на ножках. Линейка 5, по которой можно определять положение поршня в трубе. Источником звука является динамик 2, помещенный на конце трубы. На него

Рис. 2

подается синусоидальный электрический сигнал звуковой частоты, вырабатываемый генератором (Г) сигналов звуковой частоты. Генератор позволяет регулировать частоту электрического сигнала и его амплитуду, следовательно, частоту и амплитуду звукового давления. Индикатором звукового давления служит также динамик 2, вмонтированный в поршень .

При перемещении поршня в трубе он будет последовательно занимать такие положения, при которых образуется заметная стоячая волна. Как указано выше, при этом у поршня будет пучность звукового давления, сигнал на осциллографе будет максимален. Если 1 и 2, отмеченные по линейке, – два таких положения, то 2 – 1 = а, а скорость звука в воздухе с учетом (6)

.

3. Порядок выполнения работы

  1. Включить генератор звуковых колебаний. Порядок включения и рекомендуемые режимы работы указаны на установке.

  2. Установить указанное значение частоты 1.

  3. Медленно перемещая поршень, найти два таких последовательных положения поршня, при которых амплитуда сигнала максимальна. Отметить эти положения поршня по линейке (lmax).

  4. Повторить измерения при другой частоте звука 2.

5. Обработка результатов измерений

Таблица

lmin,мlmax , мν ,Гцυmin м/сυmax, м/с
1
2
3

  1. Рассчитать , подставляя в (7) средние значения l.

  2. Рассчитать погрешности для одной из частот обычным способом. Записать окончательный результат.

5. Контрольные вопросы

  1. Как образуется стоячая звуковая волна? От чего зависит амплитуда стоячей волны? Чему равны координаты узлов и пучностей?

  2. При каком соотношении между длиной трубы и длиной волны в трубе данной установки возникнет стоячая волна?

  3. Объясните, как работает установка и назначение каждого прибора.

  4. Какие величины непосредственно измеряются?

Результаты измерений

lmin,мlmax, мν ,Гцυmin м/сυmax, м/сlmin,мlmax, мυmin м/сυmax, м/с
10,20,2058,8*103352360,80,1930,198332,53344,47
20,170,189,9*103326,4345,6
30,210,2157,6*103319,2326,8

Вычисления:

При ν=8,8*103Гц

lmin=0,2м

lmax=0,205м

υmin =2ν lmin =2*8,8*103 *0,2=352м/с

υmax=2νlmax=2*8,8*103 *0,205=360,8м/с

При ν=9,6*103Гц

lmin=0,17м

lmax=0,18м

υmin =2νlmin =2*9,6*103 *0,17=326,4м/с

υmax=2νlmax=2*9,6*103 *0,18=345,6м/с

При ν=7,6*103Гц

lmin=0,215м

lmax=0,21м

υmin =2νlmin =2*7,6*103 *0,215=319,2м/с

υmax=2νlmax=2*7,6*103 *0,21=326,8м/с

Погрешность измерений:

При ν=8,8*103Гц

м/с

м/с

При ν=9,6*103Гц

υmin =326,4±0,959м/с

υmax=345,6±0,573м/с

При ν=7,6*103Гц

υmin =319,2±0,759м/с

υmax=326,8м±0,758м/с

Вывод: Определили длину волны и скорость звука в воздухе при температуре 23 С.и посчитанное значение скорости равно

Источник: https://multiurok.ru/files/laboratornaia-rabota-izmerenie-skorosti-zvuka-meto.html

Определение скорости звука в воздухе методом стоячей волны

Измерение скорости звука в воздухе методом стоячей волны.

Практическая работа №1.1

Цель: с помощью метода, основанного на свойствах стоячей волны, определить скорость распространения звука в воздухе.

Оборудование: осциллографа, звуковым генератором, прибор, при помощи которого определяется скорость звука в воздухе

Краткие теоретические сведения:

В качестве источника теоретических сведений, необходимых для выполнения данной работы, используйте учебник В. А. Касьянова «Физика 10 класс. Профильный уровень», §§71-74.

Описание установки и метода измерений:

Стоячие звуковые волны можно наблюдать при распространении звука в длинной узкой трубе с гладкими стенками. Если диаметр трубы мал по сравнению с длиной звуковой волны, то звуковая волна распространяется в основном вдоль осп трубы.

На концах трубы происходит отражение звуковой волны, причем характер отражения, т. е. изменение фазы волны при отражении, зависит от того, закрыт ли конец твердой стенкой или открыт.

В частности, фаза звукового давления при отражении от твердой стенки не изменяется, а фаза смещения изменяется на противоположную, а при отражении от открытого конца наоборот. Следовательно, у закрытого конца будут находиться узел смещения и пучность давления.

В обоих случаях возникает отраженная от концов трубы волна, которая складывается с падающей волной, и в трубе может возникнуть стоячая волна, но заметной интенсивности она достигает лишь при некотором соотношении между длиной трубы и длиной волны.

Так, для трубы, открытой с одной .стороны и закрытой твердой стенкой с другой, необходимо, чтобы на длине трубы L укладывалось нечетное число l/4, т. е. .

При этом выполняются условия отражения на концах: на открытом конце возникает узел давления, у твердой стенки – пучность давления, а время распространения волны от источника до стенки и обратно равно , т.е.

нечетному числу полупериодов колебаний (T = l/u).

Итак, стоячая волна с заданной длиной волны возникает лишь в трубе определенной длины.

Нахождение скорости звука методом стоячей волны заключается в том, чтобы каким-нибудь способом определить положение пучностей в стоячей волне и измерить расстояние а между двумя соседними пучностями. Из формулы (3) следует, что а = l/2 (такое же расстояние между соседними узлами). Тогда скорость будет равна

, (1)

где частота колебанийисточника.

На рис. 1 изображен прибор, при помощи которого определяется скорость звука в воздухе. Он состоит из стеклянной трубы 1 с подвижным поршнем 2 со штоком 3. Трубка жестко укреплена на доске 4. Снаружи трубы параллельно ее оси прикреплена линейка, по которой можно определять положение поршня в трубе.

Источником звука является телефонный наушник 6, помещенный на конце трубы. На него подается синусоидальный электрический сигнал звуковой частоты, вырабатываемый генератором (Г) сигналов звуковой частоты.

Генератор позволяет регулировать частоту электрического сигнала и его амплитуду, следовательно, частоту и амплитуду звукового давления.

Рис.1

Индикатором звукового давления служит также телефонный наушник 7, вмонтированный в поршень 2. Сигнал с индикатора подается на осциллограф ЭО, с помощью которого можно судить о величине амплитуды колебательных процессов.

При перемещении поршня в трубе он будет последовательно занимать такие положения, при которых образуется заметная стоячая волна. Как указано выше, при этом у поршня будет пучность звукового давления, сигнал на осциллографе будет максимален. Если 1 и 2, отмеченные по линейке, – два таких положения, то 2 – 1 = а, а скорость звука в воздухе с учетом (1)

.(2)

Задание: Ознакомьтесь с принципом действия осциллографа.

Экспериментальная часть:

1. Не включая установки, рассмотреть все основные узлы и детали установки, схему их соединения, а также ручки регулятора управления звуковым генератором и осциллографом.

2. Включить звуковой генератор в сеть и установить частоту 2000Гц (переключатель «Множ.» при этом установить в положение 100). Регулятором громкости генератора установить приемлемую громкость звука.

3. Включить электронный осциллограф. Ручку «Усиление по горизонтали» повернуть против часовой стрелки до отказа.

4. После появления изображения сигнала на экране осциллографа ручками «Смещение по Х» и «Смещение по Y» добиться расположения этого изображения в центре экрана осциллографа.

5. Поместить поршень вплотную к мембране.

6. Медленно перемещая поршень и наблюдая за амплитудой сигнала на экране осциллографа, найти два таких последовательных положения поршня, при которых амплитуда сигнала максимальна. Отметить эти положения поршня по линейке (1 и 2). Измерения 1 и 2 провести не менее 5 раз.

7. Повторить измерения для частот 2500 и 3000 Гц.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/18_34978_opredelenie-skorosti-zvuka-v-vozduhe-metodom-stoyachey-volni.html

Biz-books
Добавить комментарий