Imię i nazwisko: Konrad Drzewiecki Sławomir Gozdur

Zespół: 6 Grupa: R2IS1

Data:10.11.2007

Ćwiczenie nr 25: Interferencja fal akustycznych. Prędkość dźwięku.

Cel ćwiczenia

Pomiar prędkości dźwięku w powietrzu oraz w niektórych wybranych gazach przy użyciu rury Quinckego. Wyznaczenie wykładnika κ w równaniu adiabaty.

Opis ćwiczenia

Wysyłaliśmy za pomocą głośnika falę dźwiękową do rury Quinckego. Potem mierzyliśmy przy pomocy ruchomej części przyrządu pozycje minimów interferencyjnych. Następnie wyliczaliśmy długość fali.

Oto wyniki pomiarów:

Częstotliwość drgan f [Hz]	Położenie kolejnych minimów [mm]					Różnica położeń [mm]				Długość fali lśr [m]					Prędkość dźwięku u [m/s]
		a1	a2	a3	a4	a5	D1	D2	D3	D4	1	2	3	4	śr	v1	v2	v3	v4	vśr
	600	142	423				281				0,562				0,562	337,2				337,2
		143	428				285				0,570				0,570	342,0				342,0
		144	426				282				0,564				0,564	338,4				338,4
	700	130	395				265				0,530				0,530	371,0				371,0
		130	393				263				0,526				0,526	368,2				368,2
		128	390				262				0,524				0,524	366,8				366,8
	800	94	324				230				0,460				0,460	368,0				368,0
		97	326				229				0,458				0,458	366,4				366,4
		94	325				231				0,462				0,462	369,6				369,6
	900	78	274				196				0,392				0,392	352,8				352,8
		80	282				202				0,404				0,404	363,6				363,6
		79	281				202				0,404				0,404	363,6				363,6
	2000	87	180	265	354	443	93	85	89	89	0,186	0,170	0,178	0,178	0,178	372,0	340,0	356,0	356,0	356,0
		90	175	268	358	445	85	93	90	87	0,170	0,186	0,180	0,174	0,178	340,0	372,0	360,0	348,0	355,0
		88	178	264	354	443	90	86	90	89	0,180	0,172	0,180	0,178	0,178	360,0	344,0	360,0	356,0	355,0
	2200	7	91	177	260	341	84	86	83	81	0,168	0,172	0,166	0,162	0,167	369,6	378,4	365,2	356,4	367,4
		91	172	255	341	416	81	83	86	75	0,162	0,166	0,172	0,150	0,163	356,4	365,2	378,4	330,0	357,5
		5	89	175	259	340	84	86	84	81	0,168	0,172	0,168	0,162	0,168	369,6	378,4	369,6	356,4	368,5
	2400	37	114	188	263	340	77	74	75	77	0,154	0,148	0,150	0,154	0,152	369,6	355,2	360,0	369,6	363,6
		38	111	188	264	340	73	77	76	76	0,146	0,154	0,152	0,152	0,151	350,4	369,6	364,8	364,8	362,4
		39	111	187	263	338	72	76	76	75	0,144	0,152	0,152	0,150	0,150	345,6	364,8	364,8	360,0	358,8
	2600	39	111	179	246	316	72	68	67	70	0,144	0,136	0,134	0,140	0,139	374,4	353,6	348,4	364,0	360,1
		36	109	180	250	319	73	71	70	69	0,146	0,142	0,140	0,138	0,142	379,6	369,2	364,0	358,8	367,9
		37	108	177	248	319	71	69	71	71	0,142	0,138	0,142	0,142	0,141	369,2	358,8	369,2	369,2	366,6

Temperatura otoczenia 19°C.

Średnia prędkość ze wszystkich pomiarów to 361 m/s.
Odchylenie standardowe to 11,1.

Wyliczamy prędkość v₀ w temperaturze 0°C ze wzoru:

.

Gdzie:

T₀ = 273,16 K czyli 0°C

T= 19°C = 292,16 K - pomierzona przez nas temperatura powietrza w pracowni.

v_śr - średnia prędkość dźwięku wyliczona z pomiarów w rurze Quinckiego.

Obliczona prędkość to:

= 337,5

Teraz obliczamy masę molową powietrza, czyli gazu w jakim dokonywaliśmy pomiarów:
μ_N = 2*14 = 28
μ_O = 2*16 = 32
μ_Ar = 2*40 = 80
μ_pow = Σμ_iw_i = 28*0,78 + 32*0,21 +80*0,01 = 27,4 g/mol = 0,027 kg/mol

Przekształcając powyższy wzór wyliczamy wykładnik adiabaty dla powietrza:

1,45

Średnia prędkość υśr w temperaturze pomiaru i jej odchylenie standardowe u(υ)	361 m/s; 11,1
Obliczona prędkość dźwięku w temperaturze 0°C	337,5 m/s
Tablicowa wartość prędkości dźwięku w temperaturze 0°C	340 m/s
Wykładnik κ w równaniu adiabaty (wartość teoretyczna dla powietrza ≈ 1,4)	1,45

UWAGI PROWADZACEGO:

brak histogramu, poco tyle cyfr predkosci skor jest taka duza niep,niep kappa wnioski

Poprawa:

Niepewność kappa:

Wnioski:
Prędkość którą otrzymaliśmy w doświadczeniu różni się od prędkości tablicowej. Ta różnica może być spowodowana niedokładnym pomiarem częstotliwości, którą odczytywaliśmy z pokrętła na przyrządzie. Do tego dochodzi niedokładny pomiar długości fali, przyrząd (oscyloskop) nie miał zadowalającej „rozdzielczości” i niesposób było stwierdzić gdzie dokładnie było minimum (maksimum). Ale nie jest to duży błąd.
Także wyznaczony przez nas współczynnik κ nie różni się dużo od wartości tablicowej.

---