Wyniki obliczeń dla różnych częstotliwości zostały ujęte w tabeli:
×103 [Hz] |
x1 ×10- 3 [m] |
x2 ×10- 3 [m] |
v [m/s] |
∆V [m/s] |
|
1 |
2,016 |
645 |
728 |
335 |
25 |
2 |
2,247 |
672 |
740 |
306 |
54 |
3 |
2,417 |
658 |
717 |
285 |
75 |
4 |
2,600 |
679 |
733 |
281 |
79 |
5 |
2,841 |
678 |
742 |
364 |
4 |
6 |
3,074 |
675 |
734 |
363 |
3 |
7 |
3,216 |
682 |
717 |
225 |
135 |
8 |
3,404 |
681 |
712 |
211 |
149 |
9 |
3,604 |
684 |
726 |
303 |
57 |
10 |
3,822 |
659 |
715 |
428 |
68 |
11 |
4,034 |
674 |
726 |
420 |
60 |
12 |
4,203 |
679 |
735 |
471 |
111 |
13 |
4,434 |
649 |
702 |
470 |
110 |
14 |
4,607 |
645 |
706 |
562 |
202 |
15 |
4,808 |
630 |
674 |
423 |
63 |
16 |
5,026 |
664 |
705 |
412 |
52 |
17 |
5,216 |
675 |
716 |
428 |
68 |
18 |
5,418 |
679 |
713 |
368 |
8 |
19 |
5,606 |
688 |
733 |
505 |
145 |
20 |
5,800 |
689 |
722 |
383 |
23 |
14 i 19 - błędy grube
2. Wartość średnia oraz odchylenia standardowego prędkości dźwięku.
Obliczenia wykonujemy wg wzoru:
Wyznaczona średnia wartość prędkości dźwięku: v = (360 ± 78) [m/s].
3. Błąd względny wynikający z porównania średniej prędkości dźwięku z danymi tablicowymi.
Błąd względny obliczamy wg wzoru:
gdzie:
vd = (360 ± 78) [m/s] - wartość prędkości dźwięku wyznaczona doświadczalnie,
vt = 345 [m/s] - wartość prędkości dźwięku odczytana z tablic odpowiadająca temperaturze, w której były przeprowadzane pomiary.
Błąd względny procentowy wynosi: = 4,2%.
4. Wykładnik adiabaty dla temperatury powietrza, w której przeprowadzaliśmy pomiary.
Ze względu na brak wyników pomiarów prędkości dźwięku dla różnych temperatur wyznaczamy wykładnik adiabaty wykorzystując następujący wzór:
Po przekształceniu otrzymujemy:
gdzie:
R = 8,314 [J/(mol×K)] - stała gazowa,
= 29,0 ×10- 3 [kg/mol] - masa molowa powietrza,
T = (295,6 ± 0,1) [K] - temperatura powietrza,
v = (360 ± 78) [m/s] - średnia wartość prędkości dźwięku.
Niepewność wyznaczenia wykładnika :
Obliczona wielkość wynosi:
= (1,5 ± 0,7) [1].
5. Porównanie obliczonej wartości z danymi tablicowymi.
Błąd względny wyznaczamy wg wzoru:
gdzie:
d = (1,5 ± 0,7) [1] - wartość doświadczalna,
t = 1,409 [1] - wartość tablicowa dla powietrza suchego.
Obliczony błąd wynosi: = 8 %.
WNIOSKI
1. Analizując wyznaczone prędkości dźwięku możemy stwierdzić, że oscylują one w przedziale od 211 do 471 m/s. Duża rozbieżność jest spowodowana niedokładnościami odczytu odległości x1 i x2 ,które posłużyły do wyznaczenia prędkości. Pewien wpływ na wyznaczone wartości ma także błąd częstotliwości sygnału podawanego z generatora.
2. Wielkość średnia wyznaczona z 20 wartości wynosi v = (360 ± 78) [m/s].
Porównanie tej wielkości z prędkością dźwięku podaną w tablicach dało błąd względny = 4,2%.
3. Ze względu na brak pomiarów wpływu temperatury na prędkość dźwięku wyznaczyliśmy wykładnik adiabaty odpowiadający temperaturze powietrza, w której wykonywane były pomiary. Porównanie wyznaczonej wartości wykładnika z danymi tablicowymi dało błąd względny wynoszący = 8 %.