Zadanie A

Wyznaczyć prędkość głosu w powietrzu metodą rezo­nansu.

Prędkość głosu w powietrzu można wyznaczyć metodą rezonansu, który polega na tym, że drgania źródła wzbudzają drgania tych ciał, których częstość drgań własnych równa się częstości drgań źródła.

W szczególnym przypadku rezonans akustyczny można obser­wować wtedy; gdy pod wpływem tonu wywołanego przez źródło ze­wnętrzne powstają drgania akustyczne słupa powietrza w rurze zam­kniętej na jednym końcu. W takim słupie pod wpływem drgań po­chodzących od źródła zewnętrznego powstaje fala stojąca jako wynik interferencji fali pierwotnej i odbitej od zamkniętego końca rury. Przy końcu zamkniętym powstaje węzeł, przy otwartym ­strzałka fali stojącej. Rezonans ze źródłem zewnętrznym tworzy się przy następujących długościach słupa powietrza:

l₁ = λ / 4, l₂ = 3λ / 4, l_n = λ(2n+1) / 4

Długość fali związana jest z prędkością głosu ct w powietrzu o tem­peraturze t i z częstotliwością drgań f wzorem:

λ = c_t/f

Jako źródła dźwięku można używać generatora wytwarzającego drgania akustyczne o odpowiedniej częstotliwości. Drgania te przekazane poprzez głośnik spowodują drgania akustyczne słupa powietrza w rurze Quinckiego .

Przebieg ćwiczenia:

1.Podłączyć głośnik na wyjście generatora drgań akustycznych.

2.Ustalić na generatorze częstotliwość (zakres 500 - 1000 Hz).

3.Trzymając ucho przy lejku s opuszczać powoli zbiornik z od jego najwyższego położenia.

4.Odczytać wysokość słupa powietrza odpowiadającą pierwszemu rezonansowi 1₁. Pomiar powtórzyć 3 razy i obliczyć wartość średnią l_1śr .

5.Obniżając dalej poziom wody w rurze R odczytać kość słupa powietrza odpowiadającą drugiemu rezonansowi 1₂. Pomiary powtórzyć 3 razy.

6. Wyniki umieścić w tabeli:

	f	l1	l2	l1śr	L2śr	λ	Ct
	Hz	m	m	m	m	m	m / s
1	500	0,08	0,425	0,079333	0,424333	0,69	345
2	500	0,075	0,42	0,079333	0,424333	0,69	345
3	500	0,083	0,428	0,079333	0,424333	0,69	345
1	750	0,018	0,253	0,02	0,254	0,47	352,5
2	750	0,022	0,258	0,02	0,254	0,472	354
3	750	0,02	0,251	0,02	0,254	0,462	346,5
1	1000	0,175	0,345	0,175	0,347667	0,34	340
2	1000	0,178	0,35	0,175	0,347667	0,344	344
3	1000	0,172	0,348	0,175	0,347667	0,352	352

8. Obliczyć długość fali w powietrzu.

9. Obliczyć prędkość głosu w powietrzu w temperaturze otoczenia.

10. Pomiary powtórzyć dla 3 różnych częstotliwości.

Zadanie B

Wyznaczyć prędkość rozchodzenia się głosu w ciele stałym oraz moduł Younga za pomocą rury Kundta

W celu wyznaczenia prędkości rozchodzenia się fal głosowych; w ciałach stałych można posłużyć się metodą Kundta. Polega ona wzbudzeniu drgań tej samej częstotliwości w dwóch ośrodkach, w powietrzu i ciele badanym. Wyznaczenie długości fal w tych ośrodki umożliwia - jeśli prędkość głosu w powietrzu jest znana - oblicz prędkości głosu w ciele badanym.

Przyrząd Kundta składa się z nity szklanej, pręta aluminiowego P, zamocowanego w połowie długości, oraz tłoczka A zamykającego jeden koniec rury. Koniec pręta P, wchodzący do zaopatrzony jest w płytkę C. Drgania podłużne wytworzone w pręcie poprzez tę płytkę zostają przekazane słupowi powietrza w Długość słupa powietrza w rurze można tak zmieniać za po tłoczka A, aby spełnione były warunki rezonansu. Węzły i strzałki powstającej fali stojącej- w rurze można uwidocznić za pomocą opiłków korka, które zostają wprawione w drgania w strzałkach, a zmienią swego położenia w węzłach.

gdzie: C, Cm - odpowiednio prędkość fali w powietrzu i w materiale pręta;

- długość fal w powietrzu i pręcie.

Długość fali w pręcie wynosi λ_m = 2 L, a długość fali w po­wietrzu wyznacza się mierząc odległość 1 między zerowym i n-tym węzłem (lub strzałką) λ = 2 1/n. Ostateczny wzór na prędkość dźwięku w materiale pręta jest następujący:

C_m = CLn/l

Przebieg ćwiczenia:

l. Osuszyć rurę oraz równomiernie rozmieścić w niej proszek.

2. Zmierzyć długość pręta L i zamocować go w uchwycie w połowie jego długości.

3. Wolny koniec pręta pocierać szmatką filcową posypaną kala­fonią.

4. Przesuwając kilkakrotnie tłoczek uchwycić moment rezo­nansu.

5. Wyznaczyć kilkakrotnie odległość `.między n-węzłami fali w powietrzu l.

6. Wyniki zestawić w tabeli.

L [ m ]	Fala stojąca w powietrzu			Cm [ m/s ]	`d [ kg/m^3 ]	E [ N/m^2 ]
		`l [ m ]	n				λ [ m ]
1,02	0,27	4	0,0675	5213,333	2690	320177250
1,02	0,203	3	0,0677	5200,493	2690	320177250
1,02	0,313	5	0,0626	5621,406	2690	320177250

---