I INF |
Marek Piechota |
Ocena |
26.05.2008
|
Wyznaczanie prędkości dźwięku za pomocą rury Kundta |
|
1. Opis ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie prędkości dźwięku w pręcie aluminiowym i miedzianym za pomocą rury Kundta. Do przeprowadzenia doświadczenia wykorzystamy przygotowane stanowisko złożone ze szklanej rury, tłoka, statywu oraz dwóch prętów, dla których będzie mierzona prędkość dźwięku. Po obliczeniu prędkości dźwięku należy wyliczyć wartość modułu Younga.
2. Tabela pomiarowa
Rodzaj pręta |
ρ |
Odległość d |
Liczba półfal n |
Długość pręta L |
Temperatura |
Prędkość fali |
Moduł Younga |
|
|
[m] |
|
[m] |
[K] |
|
GPa |
Aluminiowy |
2700 |
0,37 |
5 |
1,05 |
300 |
4480 |
54 |
|
|
0,31 |
4 |
|
|
4278 |
49 |
|
|
0,27 |
4 |
|
|
4912 |
65 |
|
|
0,27 |
4 |
|
|
4912 |
65 |
Miedziany |
8920 |
0,28 |
3 |
1,002 |
|
3390 |
103 |
|
|
0,19 |
2 |
|
|
3330 |
99 |
|
|
0,19 |
2 |
|
|
3330 |
99 |
|
|
0,28 |
3 |
|
|
3390 |
103 |
3. Obliczenia
a.) Prędkość fali wyznaczamy ze wzoru:
Przykładowe obliczenia dla pierwszego wiersza:
b.) Moduł Younga wyznaczamy ze wzoru:
Przykładowe obliczenia dla pomiarów pierwszego wiersza:
c.) Średnie arytmetyczne vśrAl, vśrCu, EsrAl, EsrCu:
vśrAl = 4645 m/s
vśrCu = 3360 m/s
EsrAl = 58 GPa
EsrCu = 101GPa
4. Wyznaczenie niepewności pomiarowych
Niepewność wzorcowania
Niepewność eksperymentatora
Całkowita niepewność standardowa pomiaru wielkości L wynosi:
Niepewności pośrednie pomiaru prędkości i modułu Younga:
4. Wnioski
Wartości otrzymane z pomiaru nieznacznie różnią się od wartości tablicowych, do tego niepewności pomiarowe są stosunkowo niskie, co świadczy o poprawności wykonania pomiarów. W dużym stopniu utrudniony był pomiar odległości między węzłami lub strzałkami ze względu na brak możliwości przyłożenia przyrządu pomiarowego bezpośrednio do węzłów, jedynie przez rurę, której średnica wynosi kilka centymetrów, przez to obserwator nie jest w stanie zbyt dokładnie określić rzeczywistej odległości.