Nr ćwiczenia 104	Data 12.03.2003	Imię i Nazwisko Tomasz Przymusiak	Wydział BL-TOB	Semestr 2	Nr grupy lab. 3
Prowadzący Aneta Waszkowiak			Przygotowanie	Wykonanie	Ocena

1.Opis doświadczenia. Wstęp teoretyczny.

Rozchodzenie się dźwięku odbywa się w postaci fali mechanicznej i może mieć miejsce tylko w ośrodku sprężystym. Proces rozchodzenia się drgań nazywamy falą. Jeżeli kierunek drgań cząsteczek i kierunek rozchodzenia się fali są zgodne to mamy do czynienia z falą podłużną, jeżeli drgania cząsteczek odbywają się w kierunku prostopadłym do kierunku rozchodzenia się fali, falę nazywamy poprzeczną.

Najczęściej spotykamy się z ruchem harmonicznym, w którym wychylenie y zmienia się w czasie t według równania:

gdzie: A- amplituda, ω - częstość kołowa, ϕ₀ - faza początkowa

Prędkość fali w powietrzu

Ogólne wyrażenie określające prędkość rozchodzenia się fal podłużnych w ośrodku ciągłym ma postać;

gdzie: E - moduł Younga ośrodka, ρ - gęstość ośrodka

Drgania dźwiękowe zachodzą tak szybko, że ściskanie i rozrzedzanie gazu można uważać za procesy adiabatyczne, wobec czego zmiana stanu gazu zachodzi zgodnie ze wzorem Poissona, po przekształceniach otrzymujemy:

gdzie:
- stosunek ciepła właściwego przy stałym ciśnieniu do ciepła właściwego przy stałej objętości, p - ciśnienie gazu, ρ - gęstość ośrodka

Aby wyeliminować gęstość do powyższego wzoru podstawiamy wyrażenie

Gdzie: n - liczba moli gazu, R - stała gazowa, T - temperatura

a następnie otrzymujemy

gdzie
, m - masa gazu, n - masa 1 mola gazu

Przebieg ćwiczenia.

1. Połączyć układ elektryczny według schematu w książce. Głośnik dołączamy do wyjścia mocy generatora, natomiast płytki X oscyloskopu do wyjścia napięciowego. Oba wyjścia mają te sama fazę, lecz amplitudy są regulowane niezależnie.

2. Posługując się instrukcją, uruchomić generator akustyczny, nastawiając wybraną częstotliwość.

3. Uruchomić oscyloskop.

4. potencjometrami wzmocnienia X i Y oscyloskopu ustawić obraz o wielkości ok. ½ wielkości ekranu.

5. Zmieniając odległość mikrofonu od głośnika, znaleźć położenia, w których obraz na ekranie jest linia prostą o takim samym znaku współczynnika nachylenia.

6. Obliczyć długość fali dla kilku położeń mikrofonu.

7. Dla obliczonej długości fali obliczyć prędkość dźwięku z równania
   .

8. Obliczyć prędkość dźwięku dla kilku innych częstotliwości.

9. Obliczyć średnią prędkość dźwięku oraz odchylenie standardowe średniej.

10. Obliczyć prędkość dźwięku na podstawie równania
    i porównać z wynikiem eksperymentalnym

Zestaw ćwiczeniowy.

Ława optyczna, głośnik, mikrofon (ewentualnie wzmacniacz mikrofonowy), generator akustyczny, oscyloskop.

---