UNIWERSYTET ŚLSKI W KSTOWICSCH I PRACOWNIA FIZYCZNA Ć W I C Z E N I E NR 13 Ć W I C Z E N I E NR 13 Ć W I C Z E N I E NR 13 Ć W I C Z E N I E NR 13 WYZNACZANIE PRDKOŚCI DyWIKU METOD RURY KUNDTA - QUINCKEGO CEL ĆWICZENIA Poznanie właściwości fal stojących WYMAGANIA DO KOLOKWIUM 1. Podział fal mechanicznych: infradzwięki, dzwięki, ultradzwięki. 2. Fale podłużne i poprzeczne. 3. Cechy dzwięku. 4. Zależności między częstotliwością, okresem, długością i prędkością fali. 5. Fala stojąca i warunki dla jej powstania w strunach, pręcie jednostronnie zamocowanym, rurze jedno i dwustronnie otwartej, oraz dwustronnie zamkniętej. 6. Znajomość zasady działania oscyloskopu. POMOCE POTRZEBNE DO WYKONANIA ĆWICZENIA " Rura Kundta Quincke go " Mikrofon, głośnik " Oscyloskop WZORY SCHEMATY W ruchu falowym: 1 V T= (1a) i = (1) f f gdzie T jest okresem drgań, f częstotliwością, długością a V prędkością rozchodzenia się fali. 1 Warunek rezonansu:
l=(2n+1) , n = 0, 1, 2,... (2) 4 PrÄ™dkość fali dzwiÄ™kowej w powietrzu o temperaturze T: VT = V0 1+ 0,004 Å" "T (3) gdzie "T=T(VT)-T(V0). Rys.13.1. Schemat rury Kundta Quinckego wyÅ‚Ä…cznik mikrofonu 2 PRZEBIEG ĆWICZENIA 1. WÅ‚Ä…czyć oscyloskop, generator oraz zasilanie mikrofonu. 2. Nastawić generator na wybranÄ… czÄ™stotliwość. 3. PrzesuwajÄ…c tÅ‚ok w rurze ustalać kolejne poÅ‚ożenie dla minimalnych wartoÅ›ci sygnaÅ‚u mikrofonu obserwowanego na oscyloskopie ( sÄ… to poÅ‚ożenia kolejnych wÄ™złów fali stojÄ…cej). 4. Powtórzyć proces pomiarowy z pkt. (2) i (3) dla 6 10 czÄ™stotliwoÅ›ci pomiarowych podanych przez prowadzÄ…cego. 5. Dla ustalonej czÄ™stotliwoÅ›ci sygnaÅ‚u ( od 300 do 1000 Hz ) ustalić poÅ‚ożenia dwóch kolejnych wÄ™złów fali stojÄ…cej. ZmieniajÄ…c poÅ‚ożenia tÅ‚oka pomiÄ™dzy wÄ™zÅ‚ami zapisywać wartoÅ›ci sygnaÅ‚u mikrofonu wg wskazaÅ„ siatki ekranu oscyloskopu. 6. Pomierzyć temperaturÄ™ otoczenia. OPRACOWANIE WYNIKÓW 1. Dla danej czÄ™stotliwoÅ›ci okreÅ›lić Å›rednie odlegÅ‚oÅ›ci miÄ™dzy wÄ™zÅ‚ami oraz miÄ™dzy strzaÅ‚kami na tej podstawie wyznaczyć Å›redniÄ… wartość 2. Obliczenia powtórzyć dla wszystkich badanych czÄ™stotliwoÅ›ci. 2. W oparciu o relacje (1) okreÅ›lić prÄ™dkość rozchodzenia siÄ™ dzwiÄ™ku. Sprawdzić czy zależy ona od czÄ™stotliwoÅ›ci f. 3. SporzÄ…dzić wykresy wartoÅ›ci sygnaÅ‚u z mikrofonu od poÅ‚ożenia tÅ‚oka w rurze wg danych uzyskanych z pomiarów w punkcie [5]. 4. W oparciu o wartość prÄ™dkoÅ›ci dzwiÄ™ku dla T = 0 oC, V0 = 331 m/s i relacjÄ™ (3) okreÅ›lić VT w badanej temperaturze. Porównać z otrzymanymi wynikami. LITERATURA 1. T. DryÅ„ski, Ćwiczenia Laboratoryjne z Fizyki (PWN, Warszawa). 2. H. SzydÅ‚owski, Pracownia Fizyczna (PWN, Warszawa). 3. S. Szczeniowski, Fizyka DoÅ›wiadczalna, t. II CiepÅ‚o (PWN, Warszawa). 4. Dowolny podrÄ™cznik z Fizyki Ogólnej zawierajÄ…cy tematykÄ™ ćwiczenia. 3