II. Podstawy teoretyczne.
1) Fala akustyczna jest falą:
mechaniczną
podłużną (rozchodzi się w gazach, cieczach i ciałach stałych)
sprężystą
2) Fala dźwiękowa ulega następującym zjawiskom:
odbicia (dowodem jest echo)
wielokrotnego echa
pogłosu
załamania (zgodnie z prawem załamania)
dyfrakcji (czyli zmianie kierunku rozchodzenia się fali pod wpływem napotkanej przeszkody)
interferencji (nakładanie się na siebie dwóch ciągów falowych)
3) Interferencja
Inteferencja - jest szczególnym przejawem zjawiska superpozycji ogółu fal, które prowadzi do wzajemnego wzmocnienia lub osłabienia fal w zależności od relacji fazowych nakrywających się (w danym miejscu) ciągów falowych.
Warunki interferencji fal (ogólnie).
ta sama natura nakładających się fal
ustalamy (identyczny) stan polaryzacji.
koherencja (spójność)- przynajmniej częściowa
fale pochodzące z różnych źródeł są na ogół niespójne.
Efekty interferencyjne zwykle obserwuje się w przestrzeni, lecz mogą być też rejestrowane w funkcji czasu (dudnienie).
Interferujące ciągi falowe powinny mieć zbliżone amplitudy (kontrast)
4) Pojęcie fali mechanicznej
Fala mechaniczna jest to zaburzenie rozchodzące się w ośrodku ze skończoną prędkością i przenoszące energię (bez przenoszenia materii), a polegające na niewielkich ruchach cząsteczek bez zmiany ich średniego położenia.
Ruch falowy jest zjawiskiem bardzo często występującym w przyrodzie. Jednym z najwcześniej zaobserwowanych przykładów były fale zaobserwowane na powierzchni cieczy. Bezustannie wykonują też ruch falowy powierzchnie naturalnych zbiorników wodnych. Przykładem innej fali mechanicznej jest poruszanie końca swobodnie zawieszonego sznura, wówczas pojawi się na nim odkształcenie szybko wędrujące ku górze. Falami mechanicznymi są też dźwięki rozchodzące się w powietrzu lub innych ośrodkach.
4) Interferometr Quinck'ego
Fala z generatora (Ge) poprzez przetwornik akustyczny (Ga) dostaje się do rury interferometru. W punkcie A fala rozdzielana jest na 2 ramiona rury. Poprzez ruchome ramię możemy regulować efekt interferencji w punkcie B. Szukamy położeń, w których występuje maksimum wzmocnienia. Na podstawie różnicy między tymi położeniami przystępujemy do obliczeń.
:
III. Wyniki pomiarów i szacowanie niepewności pomiarowych.
1) dla f=2200[Hz]
Lp. |
|
|
|
|
1. |
91,0 |
12,0 |
79,0 |
1,44 |
2. |
90,0 |
11,5 |
78,5 |
0,49 |
3. |
90,5 |
12,5 |
78,0 |
0,04 |
4. |
89,0 |
12,0 |
77,0 |
0,64 |
5. |
89,0 |
12,5 |
76,5 |
1,69 |
6. |
89,5 |
12,0 |
77,5 |
0,09 |
7. |
88,5 |
12,0 |
76,5 |
1,69 |
8. |
90,0 |
11,5 |
78,5 |
0,49 |
9. |
89,5 |
11,0 |
78,5 |
0,49 |
10. |
90,0 |
12,0 |
78,0 |
0,04 |
|
|
|
|
|
2) dla f=3300[Hz]
Lp. |
|
|
|
|
1. |
136,0 |
84,0 |
52,0 |
0,81 |
2. |
135,0 |
84,5 |
50,5 |
0,36 |
3. |
135,0 |
84,0 |
51,0 |
0,01 |
4. |
137,0 |
85,5 |
51,5 |
0,16 |
5. |
135,0 |
84,0 |
51,0 |
0,01 |
6. |
136,0 |
85,0 |
51,0 |
0,01 |
7. |
135,0 |
84,0 |
51,0 |
0,01 |
8. |
134,0 |
83,0 |
51,0 |
0,01 |
9. |
135,0 |
84,0 |
51,0 |
0,01 |
10. |
136,0 |
85,0 |
51,0 |
0,01 |
|
|
|
|
|
2) dla f=6000[Hz]
Lp. |
|
|
|
|
1. |
128,0 |
99,0 |
29,0 |
1,21 |
2. |
128,0 |
100,0 |
28,0 |
0,01 |
3. |
127,0 |
99,0 |
28,0 |
0,01 |
4. |
128,0 |
101,0 |
27,0 |
0,81 |
5. |
129,0 |
100,0 |
29,0 |
1,21 |
6. |
128,0 |
101,0 |
27,0 |
0,81 |
7. |
128,0 |
100,0 |
28,0 |
0,01 |
8. |
127,0 |
99,0 |
28,0 |
0,01 |
9. |
128,0 |
100,0 |
28,0 |
0,01 |
10. |
128,0 |
101,0 |
27,0 |
0,81 |
|
|
|
|
|
IV. Wnioski.
- prędkość dźwięku jest stała w danym ośrodku, w powietrzu wynosi 332 m/s
- nasze obliczenia pokazują, że prędkość dźwięku nie zależy od częstotliwości
Ruchome ramię
Ge
Ga
D
A
B
