Pomiar prędkości dźwięku metodą rezonansu i składania drgań wzajemnie prostopadłych
I.TEORIA
Fala to zaburzenie, które rozprzestrzenia się w ośrodku lub przestrzeni. Fale przenoszą energię z jednego miejsca do drugiego bez transportu jakiejkolwiek materii.
Wszystkie fale wykazują następujące własności:
-prostoliniowe rozchodzenie się fali w ośrodkach jednorodnych,
-odbicie- na granicy ośrodków fale zmieniają kierunek bez zmiany ośrodka
-załamanie- na granicy ośrodków fala przechodząc do ośrodka, w którym porusza się z inną prędkością, zmienia kierunek swego biegu,
-dyfrakcja- uginanie się fali na krawędziach, czego skutkiem jest zdolność do omijania przeszkód mniejszych niż długość fali, oraz powstawanie pasków dyfrakcyjnych po przejściu fali przez wąską szczelinę albo przeszkodę;
Fala stojąca — fala, której pozycja w przestrzeni pozostaje niezmienna. Fala stojąca może zostać wytworzona w ośrodku poruszającym się względem obserwatora lub w przypadku interferencji dwóch fal poruszających się w takim samym kierunku, ale mających przeciwne zwroty. Fala stojąca charakteryzuje się: węzłami (punkty ośrodka o zerowej amplitudzie drgań), strzałkami (maksymalna amplituda drgań cząst. ośrodka). Interferencja to zjawisko nakładania się fal prowadzące do zwiększania lub zmniejszania amplitudy fali wypadkowej. Interferencja zachodzi dla wszystkich rodzajów fal, we wszystkich ośrodkach, w których mogą rozchodzić się dane fale.
Rezonans jest to zjawisko fizyczne zachodzące dla drgań wymuszonych, objawiające się pochłanianiem energii poprzez wykonywanie drgań o dużej amplitudzie przez układ drgający dla określonych częstotliwości drgań. (jest to zjawisko wzrostu amplitudy drgań wymuszonych w układzie drgającym przy zbliżeniu częstotliwości siły zewnętrznej do jednej z częstotliwości drgań własnych układu drgającego).
Długość fali — najmniejsza odległość pomiędzy dwoma punktami o tej samej fazie drgań. Dwa punkty fali są w tej samej fazie, jeżeli wychylenie w obu punktach jest takie samo i oba znajdują się na etapie wzrostu (lub zmniejszania się). Jeżeli w jednym punkcie wychylenie zmniejsza się a w drugim maleje, to punkty te znajdują się w fazach przeciwnych.
Tradycyjne długość fali oznacza się ją grecką literą λ. Zależność między falą bieżącą a stojącą, to: λ=2 λst
Dźwięk - wrażenie słuchowe spowodowane falą akustyczną rozchodzącą się w ośrodku sprężystym (ciele stałym, płynie, gazie). Częstotliwości fal, które są słyszalne dla człowieka, zawarte są w paśmie między wartościami granicznymi od ok. 16-20 Hz do ok. 16-20 kHz.
Ośrodek sprężysty to taki, w którym zewnętrzna siła powoduje powstanie naprężeń, których skutkiem jest powstanie siły skierowanej przeciwnie do siły zewnętrznej. Siła ta powoduje powrót ciała do pierwotnego kształtu lub drgania cząsteczek ośrodka wokół położenia równowagi. Odkształcenie oznacza zmianę rozmiarów elementu ośrodka. Przykłady ośrodków sprężystych:
- ciecz
- gaz
- ciało stałe