Sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia nr 209/210
Temat:	Wyznaczanie częstotliwości drgań widełek stroikowych za pomocą rury Quinckego. Wyznaczanie prędkości głosu za pomocą interferometru Quinckego.
Imię i nazwisko:	Jarosław Wiza
EiT	Semestr: II	Rok: I
Zespół: 22	Data wykonania: 2001.04.30	Ocena:	Podpis:

W ciałach sprężystych siła zewnętrzna wywołuje drgania drobin, które pobudzają do drgania inne drobiny ponieważ są związane z innymi drobinami. Dzięki temu odkształcenie rozchodzi się coraz dalej. To rozchodzenie nazywamy ruchem falowym, a odkształcenia nazywamy falami. Charakteryzuje je również kierunek, który jest zgodny z kierunkiem rozchodzenia się zaburzeń. Rozróżniamy fale podłużne i poprzeczne. W cieczach i gazach występują tylko fale podłużne.

Wychylenie od poziomu równowagi obliczamy ze wzoru:

Jest to równanie fali rozchodzącej się wzdłuż prostej.

Czoło fali - miejsce geometryczne punktów do których równocześnie dochodzą drgania. Ze względu na kształt czoła rozróżniamy fale płaskie, kołowe, itp.

Zasada Huygensa - każdy punkt do którego dochodzi czoło fali jest nowym źródłem fali kulistej. Za pomocą tej zasady można również przedstawić obraz uginania się (dyfrakcji) fal na szczelinach i przeszkodach.

Zasada superpozycji - gdy dwie fale wychodzące z różnych źródeł nakładają się na pewnym odcinku , a dalej się rozchodzą, to obie fale zachowują się jakby na swojej drodze nie spotkały innej fali.

Interferencja fal - gdy źródła są spójne, a drgania są o jednakowych częstotliwościach i mają jednakowe fazy lub stałą różnicę, a wynik nałożenia się drgań jest stały w czasie.

Drgania dzielimy na swobodne i wymuszone. Prędkość rozchodzenia się fal zależy od:

ρ -gęstość k- moduł sprężystości

a w zależności od temperatury

Dla suchego powietrza (273 K, 101325 Pa, 1.293*10-3 kgm-3) V0 = 331.3 ms-1

Fale akustyczne wykorzystywane w ćwiczeniu są falami podłużnymi. W doświadczeniu, ze względu na odbicie się fali w pudle rezonansowym uzyskuje się falę stojącą, a u wylotu na skutek rozrzedzania i zagęszczania uzyskuje się silny dźwięk.

Częstotliwość drgań widełek obliczamy ze wzoru:

Fala jest stojąca gdy

Biorąc różnicę wysokości przy kolejnych dwóch wzmocnieniach dźwięku

otrzymamy:

Kamerton i słup powietrza są w rezonansie więc drgają z jednakową częstotliwością

W interferometrze źródło dźwięku rozchodzi się jako dwie niezależne fale spotykające się u wyjścia. Gdy różnica tych dróg jest równa całkowitej wielokrotności długości fali, to na wyjściu nastąpi wzmocnienie dźwięku. Warunek ten można zapisać następująco:

natomiast gdy różnica długości jest równa nieparzystej liczbie połówek długości fali, to nastąpi osłabienie, które zapisujemy:

Prędkość tej fali wynosi:

gdzie (R3 - R2) będzie równe podwojonej wartości odczytanej ze skali umieszczonej obok interferometru.

R3 - R2 = 2l więc V=2 f l

Prędkość głosu w warunkach normalnych określamy mierząc temperaturę otoczenia:

1. WYNIKI:

Kamerton Nr		L1 [m]	L1Sr [m]	L2 [m]	L2 Sr [m]	t [K]	V0 [m/s]	u [Hz]
I	1	0,248	0,248	0,704	0,701	292	331,3	385,74
		2		0,245					0,698		292
		3		0,246					0,697		292
		4		0,250					0,703		292
		5		0,253					0,702		292
	II	1		0,138		0,136			0,276	0,274	292		1262,73
		2		0,136					0,274		292
		3		0,137					0,273		292
		4		0,134					0,273		292
		5		0,135					0,275		292

Numer pomiaru	f [kHz]	L1 [m]	L1śr [m]	L2 [m]	L2śr [m]	L [m]	V [m/s]	Vo [m/s]
1	1507	0,185	0,187	0,298	0,298	0,113	334,554	317,569
2	1507	0,187				0,299				0,112
3	1507	0,189				0,297				0,108
1	1118	0,088		0,088		0,239			0,240	0,151	340,617	323,324
2	1118	0,089				0,241				0,152
3	1118	0,088				0,242				0,154
1	1982	0,176		0,170		0,253			0,254	0,077	332,976	316,071
2	1982	0,169				0,253				0,084
3	1982	0,166				0,257				0,091

Obliczenia:

A

1. Dla kamertonu pierwszego:

2. Dla kamertonu drugiego:

B

1. Dla f = 1507 [Hz]

2. Dla f= 1118 [Hz]

3. Dla f = 1982 [Hz]

Wnioski:

Maksymalna głośność zmieniała się wraz ze zmianą kamertonu. Długości fal wyszły zbliżone, a niewielkie różnice były spowodowane tym, że nie można było utrzymać zbiornika z wodą w jednakowym położeniu przy odczycie.

Wynikiem tej niedokładności jest niewielka różnica w częstotliwości.

Na wyniki wpłynęły także niepewności systematyczne, choć nie bez znaczenia były też niepewności przypadkowe. Na podstawie drugiego ćwiczenia stwierdzamy, że dla różnych częstotliwości prędkość pozostaje bez zmian lub zmienia się w zakresie niepewności pomiarowych.

1

---