Numer ćwiczenia: p33

Tytuł ćwiczenia: Interferencja fal akustycznych- dudnienia.

I.Wstęp

Gdy dwie fale akustyczne różniące się nieco częstotliwością, nakładają się na siebie w jakimś miejscu, wtedy miejscu tym powstaje wypadkowe drganie cząsteczek ośrodka jednej częstotliwości, lecz o zmiennej, w miarę upływu czasu, amplitudzie. Periodyczne zmieniające się wówczas natężenie dźwięku nazywamy dudnieniem. Częstotliwość wypadkowa fali, która powstaje jest średnia arytmetyczna częstotliwości nakładających się fal.

Natomiast częstotliwość zmiany amplitudy (częstotliwości dudnienia) jest równa różnicy częstotliwości fal składowych. Określone jest to wzorem:

f_{d =}

f_d - częstotliwość dudnienia

f₁ , f_{2 -} częstotliwość fal składowych

Częstotliwość jest to wielkość określająca (równa) ilość pełnych drgań cząsteczki ośrodka w jednostce czasu.

T- okres drgań

T=[1 s ^-1] = [1 Hz], (1 herc)

Dwa różniące się drgania mogą się dodawać, czyli podlegać superpozycji. Superpozycji ulegają drgania różniące się częstotliwością, amplitudą, fazą , a nawet można składować grania wzajemnie prostopadle.

Jeżeli nałożymy dwa drgania o takiej samej amplitudzie i niewiele różniących się częstotliwościach f₁ i f₂, (f_1> f₂), to średnia arytmetyczna tych częstotliwości jest równa:

Będziemy badać częstotliwość dudnienia w zależności od doboru częstotliwości dwóch fal akustycznych nakładających się na siebie. Aby przeprowadzić to doświadczenie potrzebujemy komputera z niezbędnym oprogramowanie, głośnik oraz generator akustyczny będący w stanie wytworzyć jednocześnie dwie fale akustyczne.

II Obliczenia:

Tabela I

W tym doświadczeniu nie występowały skomplikowane obliczenia. Wartości w tabeli I obliczane były przez komputer (dlatego wartości uzyskane z odczytów są przez nas zamieszczone tylko w oryginale tabeli).

Tabela II

Wyznaczona częstotliwość dudnienia,[Hz]
dla kolejnych pomiarów:

Teoretyczna częstotliwość dudnienia[Hz],
_:

III Rachunek błędu.

Obliczenie procentowej różnicy pomiędzy wartością teoretyczną i doświadczalną [%]

IV Wyniki.

V Dyskusja wyniku.

Cel ćwiczenia został osiągnięty - wyznaczyliśmy częstotliwość fali utworzonej przez dwie nakładające się fale o innych częstotliwościach. Przy wykonaniu tego ćwiczenia korzystaliśmy z programu komputerowego, który rejestrował wytwarzane przez generatory fale i zapisywał je w postaci wykresu. Na podstawie tego komputerowego zapisu fali znajdowaliśmy częstotliwość interesujących nas punktów.

W naszych obliczeniach różnica przy pierwszym i drugim pomiarze nie wyszła zbyt duża (zwłaszcza przy drugim ponieważ wynosi zaledwie 3,97%, natomiast przy pierwszym 7,80%). Jednak w ostatnim pomiarze znacznie się różni, wynosi aż 14,15%.

Myślę że jest ona spowodowana naszą niedokładnością przy wyznaczaniu zarówno czasu jak i częstotliwości dla poszczególnych punktów, ponieważ za pomocą kursora szukałyśmy wybranych punktów na wykresie przedstawionym przez komputer, a taka metoda nie może być dokładna.

Według nas zadanie zostało wykonane poprawnie, gdyż otrzymaliśmy częstotliwość fali dudnieniowej. Niedokładność wykonania zadania również została obliczona i podana, a wszystkie czynności wykonywaliśmy zgodnie z zaleceniami.

Otrzymana przez nas wartość częstotliwości fali dudnieniowej zarówno teoretyczna jak i doświadczalna jest dużo mniejsza od częstotliwości fal składowych.

www.studentcwaniak.pl

---