WEiP	Imię i Nazwisko Konrad Kochanowicz Łukasz Lis	Rok II	Grupa 4	Zespół 16
Pracownia fizyczna	Temat: Interferencja fal akustycznych	Nr ćwiczenia 25
Data wykonania:	Data oddania poprawy:	Zwrot do:	Data oddania:	Data zaliczenia:

Ruch falowy:

y = A  • sin(kx −  ωt)

Amplituda [A]– największe wychylenie z położenia równowagi

Faza – wielkość bezwymiarowa opisująca procesy okresowe, przedstawiająca, w której części okresu znajduje się ciało (zjawisko)

Przesunięcie fazowe – to różnica pomiędzy wartościami faz dwóch okresowych ruchów drgających

Okres – czas jednego pełnego drgania

Częstotliwość – liczba drgań w jednostce czasu

Długość fali – najmniejsza odległość między dwoma punktami w tej samej fazie

Wektor falowy – wektor oznaczany , wskazujący kierunek rozchodzenia się fali i zwrot promienia fali. Wartość wektora falowego k, to liczba falowa

gdzie

 to długość fali.

Interferencja – zjawisko nakładania się dwóch lub więcej fal, w wyniku czego powstaje nowa fala

Wysokość dźwięku – własność dźwięku zależąca od częstotliwości dźwięku (im wyższa częstotliwość tym wyższy dźwięk, im niższa częstotliwość tym niższy dźwięk).

Głośność dźwięku – cecha wrażenia słuchowego, która umożliwia odróżnienie dźwięków cichszych od głośniejszych. Jest pojęciem psychoakustycznym i nie może być utożsamiana z parametrami fizycznymi, chociaż od nich zależy, np. od ciśnienia, struktury widmowej, czasu trwania

Barwa dźwięku – cecha dźwięku, która pozwala odróżnić brzmienia różnych instrumentów lub głosu. Uzależniona jest od ilości, rodzaju i natężenia tonów składowych, ponieważ jest związana ze spektrum harmonicznym.

Granice słyszalności ludzkiego ucha – zakres słyszalności ludzkiego ucha to 16 – 20000 Hz

Prędkość fali w danym ośrodku zależy od różnych czynników np. od naprężeń i gęstości w przypadku ciał stałych, od temperatury w przypadku gazów i cieczy. 

Dane i obliczenia

Lp	Częstotliwość	Położenia kolejnych minimów [cm]	Różnica położeń kolejnych minimów [cm]	Długość fali	Prędkość dźwięku
	f [Hz]	a1	a2	a3	a4
1	600	11,3	39,4
2	700	9,1	33,8
3	800	7,4	28,5
4	900	6,9	26	44,6
5	1000	6	23,2	40,3
6	2200	5,2	12,9	20,6	28,5
7	2400	3,4	10,6	17,8	25,1
8	2600	3,6	10	16,8	23,4
9	2800	3,1	9,3	15,3	21,7
10	3000	3	8,5	14,4	20
11	3200	2,3	7,7	13,2	18,5

Wykres zależności v od f

Obliczenie średniej wartości v:

$v_{sr} = \ \frac{\sum_{}^{}v_{i}}{11} = \ 343,1\ m/s$

Niepewność standardowa u(v)

$u\left( v \right) = \sqrt{\frac{{\sum_{i = 1}^{n}{(x_{i}} - \overset{\overline{}}{x})}^{2}}{n\left( n - 1 \right)}} = 1,1\ m/s$

Obliczenie wartości prędkości średniej z uwzględnieniem temperatury otoczenia (t = 20⁰C) do prędkości dźwięku w temperaturze 0⁰C

$$v_{0} = v\ \bullet \sqrt{\frac{T_{0}}{T}} = v\ \bullet \sqrt{\frac{273,16}{293,16}} = 331,2\frac{m}{s}$$

Wartość tablicowa prędkości dźwięku v temperaturze 0⁰C wynosi 331,5 m/s

Niepewność rozszerzona U(v) = k * u(v), gdzie k – jest współczynnikiem rozszerzenia

$$U\left( v \right) = \ 2\ \bullet u\left( v \right) = \ 2,2\frac{m}{s}$$

Obliczenie wykładnika adiabaty κ:

Waga wi	Masa molowa [kg/mol]	μcząstkowe
0,78	0,028	0,02184
0,21	0,032	0,00672
0,01	0,0395	0,000395
	μcałkowite	0,028955

$$\kappa = \ \frac{\mu_{calkowite} \bullet {v_{sr}}^{2}}{293,16\ \bullet 8,31} = 1,3992\ \approx 1,4\ $$

Wnioski: Pomimo zmiany wartości prędkości dźwięku w zależności od częstotliwości to średnia jej wartość pokrywa się prawie idealnie z wartościami tablicowymi. Niepewności względne sięgają czwartego miejsca po przecinku co dowodzi dokładności przeprowadzonych pomiarów. Ewentualne nieścisłości mogą wynikać ze zmiennej temperatury otoczenia w trakcie wykonywania pomiarów oraz z ludzkiej niedoskonałości.