EAiE
|
Imię Nazwisko: 1.Michał Machowski 2.Piotr Maj |
Rok: I |
Grupa: 3 |
Zespół: 11 |
|||
Pracownia fizyczna I |
Temat: Interferencja fal akustycznych |
Nr ćwiczenia: 25 |
|||||
Data wykon: 25.02 1997
|
Data oddania: |
Zwrot do pop: |
Data oddania: |
Data zalicz: |
Ocena:
|
I.Wstęp
Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie prędkości dźwięku w powietrzu.
Prędkość tę można wyznaczyć ze wzoru:
V=
gdzie:
r - gęstość ośrodka,
p - ciśnienie,
c - stosunek ciepeł właściwych c=.
Wykorzystując wzór Clapeyrona można wzór doprowadzić do postaci:
gdzie:
R - uniwersalna stała gazowa,
T - temperatura bezwzględna,
m - ciężar cząsteczkowy.
Ponieważ wykorzystywanie tego wzoru w praktyce jest trudne , dlatego aby wyznaczyć tę wielkość skorzystamy ze zjawiska interferencji fal dźwiękowych. Obserwując to zjawisko za pomocą rury Quinckego, wyznaczymy połowę długości fali o zadanych częstotliwościach. Znając długość fali ( czyli drogę -s), częstotliwość ( czas - t ), można z prostej zależności:
V=
obliczyć prędkość fali.
R
II.Tabela pomiarów
Częstotli-wość drgań źródła [Hz] |
Położenie kolejnych minimów [mm] |
Różnica położeń kolejnych minimów [mm] |
Dłu-gość fali [m] |
Pręd-kość dźwięku V [m/s] |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
700 |
92 |
334 |
|
|
|
242 |
|
|
|
484 |
338.8 |
4.473 |
||||
900 |
74 |
263 |
|
|
|
189 |
|
|
|
396 |
356.4 |
239.8 |
||||
1100 |
76 |
241 |
387 |
|
|
163 |
146 |
|
|
311 |
342.1 |
1.404 |
||||
1300 |
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
||||
1500 |
72 |
185 |
302 |
417 |
|
113 |
117 |
115 |
|
230 |
345 |
16.68 |
||||
1700 |
72 |
175 |
275 |
379 |
|
103 |
100 |
104 |
|
204 |
347.8 |
47.67 |
||||
2000 |
65 |
154 |
240 |
325 |
410 |
56 |
86 |
85 |
85 |
170 |
341.2 |
0.081 |
||||
2200 |
46 |
120 |
197 |
270 |
350 |
80 |
73 |
77 |
74 |
152 |
334.4 |
42.44 |
||||
2400 |
40 |
112 |
181 |
249 |
321 |
62 |
69 |
68 |
70 |
134 |
321 |
372.9 |
1
Opracowanie wyników.
Prędkość wyliczono ze wzoru:
Pomiary wykonywane były przy temperaturze powietrza wynoszącej 22 C.
Wartość tablicowa prędkości dźwięku dla powietrza wynosi:
- przy temperaturze 0 C - 330.55 m/s,
- przy temperaturze 20 C - 338.88 m/s
Błąd średni kwadratowy dokonany przy naszych pomiarach wynosi:
m/s
Błąd względny pomiaru wynosi:
Otrzymana przy pomiarach wartość prędkości dźwięku wynosi:
m/s
III. Wnioski
Pomiar prędkości dźwięku metodą rury Quinckego należy do metod pośrednich pomiaru, ponieważ najpierw mierzymy długość fali w powietrzu dla danej częstotliwości, a następnie obliczamy prędkość.
Na podstawie pomiarów wyciągamy wniosek, że prędkość dźwięku w powietrzu rośnie ze wzrostem częstotliwości drgań źródła.
Otrzymana wartość średnia prędkości dźwięku bardzo dobrze ( błąd względny nie przekracza 1 % ) zgadza się z wartością odczytaną z tablic.
Podstawowym błędem pomiaru jest niemożliwość jednoznacznego określenia za pomocą słuchawek minimum natężenia dźwięku. Kolejnym źródłem błędu jest odchyłka generatora, która zgodnie z zapewnieniami producenta nie powinna przekraczać 1.5 %.