Obliczenia i rachunek niepewności pomiarowej:
Na podstawie przeprowadzonych pomiarów obliczono długość badanych fal dźwiękowych:
częstotliwość generatora |
amplituda |
położenie 1 |
położenie 2 |
różnica położeń (1/2 długości fali) |
długość fali |
prędkość fazowa fali |
kHz |
|
cm |
cm |
|cm| |
cm |
m/s |
1 |
1 |
81,4 |
63,9 |
17,5 |
35,0 |
|
1 |
1 |
46,4 |
29,0 |
17,4 |
34,8 |
|
|
|
63,9 |
46,5 |
17,45 |
34,9 |
34,9 |
2 |
1 |
78,0 |
69,0 |
9,0 |
18,0 |
|
2 |
1 |
60,5 |
51,6 |
8,9 |
17,8 |
|
2 |
1 |
43,0 |
34,0 |
9,0 |
18,0 |
|
2 |
1 |
25,6 |
16,6 |
9,0 |
18,0 |
|
|
|
51,8 |
42,8 |
8,98 |
18,0 |
36,0 |
3 |
1 |
74,5 |
68,6 |
5,9 |
11,8 |
|
3 |
1 |
62,7 |
57,0 |
5,7 |
11,4 |
|
3 |
1 |
51,4 |
45,5 |
5,9 |
11,8 |
|
3 |
1 |
39,7 |
34,0 |
5,7 |
11,4 |
|
|
|
57,1 |
51,3 |
5,80 |
11,6 |
34,8 |
4 |
1 |
81,0 |
76,5 |
4,5 |
9,0 |
|
4 |
1 |
72,2 |
68,0 |
4,2 |
8,4 |
|
4 |
1 |
54,8 |
50,5 |
4,3 |
8,6 |
|
|
|
69,3 |
65,0 |
4,33 |
8,7 |
34,8 |
5 |
1 |
78,0 |
74,5 |
3,5 |
7,0 |
|
5 |
1 |
71,0 |
67,5 |
3,5 |
7,0 |
|
5 |
1 |
64,0 |
60,5 |
3,5 |
7,0 |
|
5 |
1 |
57,0 |
53,5 |
3,5 |
7,0 |
|
|
|
67,5 |
64,0 |
3,50 |
7,0 |
35 |
|
|
|
|
|
|
35,1 |
Prędkość fazową fali wyliczono ze wzoru:
, gdzie λ to długość fali natomiast f to częstotliwość generatora akustycznego.
Następnie oszacowano niepewności pomiarowe wyznaczenia długości i okresu badanych fal dźwiękowych:
Okres badanych fal dźwiękowych (T) wyznaczamy z generatora akustycznego zgodnie ze wzorem
,gdzie T oznacza okres natomiast f częstotliwość ustawioną na oscyloskopie. Stąd okres badanych fal dźwiękowych nie obarczamy niepewnością pomiarową.
Niepewności pomiarowe dla długości fal wyznaczono następująco:
Policzono zatem odchylenie standardowe dla poszczególnych długości fali:
, gdzie N- oznacza liczbę pomiarów, natomiast Σx2- sumę odchyleń kwadratów.
położenie 1 |
położenie 2 |
różnica położeń (1/2 długości fali) |
odchylenie standardowe |
cm |
cm |
|cm| |
|
81,4 |
63,9 |
17,5 |
|
46,4 |
29,0 |
17,4 |
|
63,9 |
46,5 |
17,45 |
0,07 |
78,0 |
69,0 |
9,0 |
|
60,5 |
51,6 |
8,9 |
|
43,0 |
34,0 |
9,0 |
|
25,6 |
16,6 |
9,0 |
|
51,8 |
42,8 |
8,98 |
0,05 |
74,5 |
68,6 |
5,9 |
|
62,7 |
57,0 |
5,7 |
|
51,4 |
45,5 |
5,9 |
|
39,7 |
34,0 |
5,7 |
|
57,1 |
51,3 |
5,80 |
0,12 |
81,0 |
76,5 |
4,5 |
|
72,2 |
68,0 |
4,2 |
|
54,8 |
50,5 |
4,3 |
|
69,3 |
65,0 |
4,33 |
0,15 |
78,0 |
74,5 |
3,5 |
|
71,0 |
67,5 |
3,5 |
|
64,0 |
60,5 |
3,5 |
|
57,0 |
53,5 |
3,5 |
|
67,5 |
64,0 |
3,50 |
0,00 |
Dla częstotliwości 1 kHz:
2 ∙ 0,07 = 0,14 cm
Dla częstotliwości 2 kHz:
2 ∙ 0,05 = 0,1 cm
Dla częstotliwości 3 kHz:
2 ∙ 0,12 = 0,24 cm
Dla częstotliwości 4 kHz:
2 ∙ 0,15 = 0,3 cm
Dla częstotliwości 5 kHz:
2 ∙ 0,00 = 0,0 cm
Przy liczeniu niepewności pomiarowej dla u uwzględniamy jedynie niepewności pomiarowe dla λ, ponieważ pomiar f z oscyloskopu przyjmujemy za bezbłędny. Zatem błędy pomiarowe dla u będą takie same jak dla λ.
Następnie sporządzono wykres przedstawiający zależność długości fali od okresu: