16, LAB F11, Tomasz Dobrzycki


Tomasz Dobrzycki

WPPT(Fizyka) I rok

07.04.97r.

SPRAWOZDANIE NR. 6

Temat: Wyznaczenie prędkości dźwięku metodą składania drgań elektromagnetycznych.

Schemat układu pomiarowego:

1 - głośnik ; 2 - mikrofon ; 3 - wzmacniacz

1. Przebieg ćwiczenia

Układ złożony z generatora akustycznego, głośnika, mikrofonu, wzmacniacza i oscyloskopu elektronicznego pozwala na wytworzenie dwu drgań elektrycznych, przesuniętych względem siebie w fazie i obserwację wyniku ich złożenia. Do pary płytek X oscyloskopu, w którym wyłączono podstawę czasu, przykładamy napięcie bezpośrednio z generatora. Do pary płytek Y sygnał dociera drogą przez głośnik, mikrofon oraz wzmacniacz jest opóźniony w fazie w stosunku do sygnału na płytkach X. Opóźnienie to wynika z różnicy prędkości fali akustycznej i elektromagnetycznej. W zależności od odległości głośnik - mikrofon zmienia się przesunięcie fazowe między obydwoma sygnałami i na ekranie oscyloskopu obserwujemy odpowiadające im krzywe Lissajous.

Przesunięciu mikrofonu położenia Z1 do położenia Z2 towarzyszy zmiana fazy

- długość fali

Niech w położeniu mikrofonu Z1 obraz na ekranie będzie np. elipsą o osiach pokrywających się z osiami (x,y). Po przejściu do Z2 takiego, że

,

obrazem będzie również elipsa, tak samo usytuowana. Można więc wyznaczyć długość fali, a znając częstość drgań - wyznaczyć prędkość fali

.

2. Pomiary i wyniki

ν[Hz]

pomiar

figura

Z1[m]

Z2[m]

Z3[m]

Δx[m]

λ'[m]

λ''[m]

1

0,213

0,425

0,621

0,004

0,212

0,196

2000

2

0,23

0,433

0,63

0,004

0,203

0,197

3

0,163

0,375

0,572

0,004

0,212

0,197

1

0,177

0,263

0,35

0,005

0,086

0,087

4000

2

0,136

0,219

0,31

0,005

0,083

0,091

3

0,153

0,237

0,323

0,005

0,084

0,086

1

0,155

0,226

0,296

0,002

0,071

0,07

5000

2

0,145

0,22

0,29

0,004

0,075

0,07

3

0,141

0,211

0,277

0,004

0,07

0,066

ν[Hz]

λśr[m]

v[m/s2]

vśr[m/s2]

Δν[Hz]

Δλśr[m]

Δv[m/s2]

Δvśr[m/s2]

2000

0,202833

405,6667

40

0,003070469

14,25427

4000

0,086167

344,6667

80

0,001137737

11,44428

5000

0,070333

351,6667

100

0,001173788

12,90227

367,3333

9,134407

3. Dyskusja błędów

- Δx został przyjęty doświadczalnie na podstawie obserwacji zmiany kształtu figury podczas przesuwania mikrofonu

- Δν został określony na podstawie dokładności generatora podanej przez producenta

- Δλśr to średni błąd kwadratowy

- Δv został obliczony za pomocą różniczki logarytmicznej

- Δvśr to średni błąd kwadratowy

4. Przykładowe obliczenia

- dla częstotliwości 2000[Hz]

pomiar:

1 pomiar 2 pomiar

3 pomiar

5. Wnioski

Analizując otrzymane wyniki mogę stwierdzić , ze prędkość fali dźwiękowej rozchodzącej się w powietrzu nie zależy od częstotliwości. Porównując otrzymane wyniki z wartościami tablicowymi można stwierdzić ich identyczność ( zgodnie z wynikiem tablicowym prędkość rozchodzenia się fali dźwiękowej w powietrzu w temp. 20 ^C wynosi 360 m/s ). Tylko dla częstotliwości 2000 Hz widać dość znaczną niezgodność z wynikami tablicowymi. Oczywiście nasze wyniki zostały obarczone wieloma błędami związanymi z : użytymi przyrządami , metodami pomiarowymi i błędami popełnionymi przez wykonującego dane ćwiczenie. Największe z nich występują przy wyznaczaniu dl. fal. Związane są one z dużą niedokładnością przyrządu jak i dużym błędem paralaksy występującym podczas odczytu wartości.

2



Wyszukiwarka