rozne2, Politechnika WGGiG, Fizyka


POLITECHNIKA

WROCŁAWSKA

Spraw. wyk.:

Łukasz Surowiec

Wydział Informatyki

i Zarządzania

LABORATORIUM Z FIZYKI

Rok:2 Semestr:3

Data 1997.10.08

Temat: Pomiar prędkości dźwięku

Ocena:

Nr.lab. :1

Nr.ćw. : 11

    1. I. Cel ćwiczenia

    1. Celem ćwiczenia było zbadanie zależności prędkości rozchodzenia się fal dźwiękowych w powietrzu od ich częstości. Falami dźwiękowymi nazywamy podłużne fale mechaniczne, mogące rozchodzić się w ciałach stałych, cieczach, gazach. Materialne cząstki ośrodka, w którym rozchodzi się fala dźwiękowa drgają wzdłuż prostej rozchodzenia się fali. Zakres częstotliwości obejmuje fale o częstotliwościach od około 20 Hz do 20000 Hz. Prędkość fal dźwiękowych wyznaczona jest ze wzoru:


gdzie:

V- prędkość fali dźwiękowej;
- długość fali;
f - częstość drgań.

Po podstawieniu wartości bezpośrednio mierzonych wzór przybiera postać:

gdzie:


f - częstotliwość drgań;

Δ-zmiana fazy drgań;
n- liczba czynników

Układ pomiarowy

Układ złożony jest z mikrofonu, głośnika, generatora akustycznego, wzmacniacza i oscyloskopu elektronicznego.

Użyty układ pomiarowy pozwala na wytworzenie dwóch drgań elektrycznych, przesuniętych względem siebie w fazie i obserwację ich złożenia. Do wejścia X oscyloskopu przykładamy napięcie bezpośrednio z generatora. Drugi sygnał dociera przez głośnik do mikrofonu stamtąd przez wzmacniacz do wejścia Y oscyloskopu, jest on opóźniony w fazie w stosunku do sygnału na wejściu X. Opóźnienie to wynika z różnicy prędkości fali akustycznej i elektromagnetycznej. W zależności od odległości głośnik - mikrofon zmienia się przesunięcie fazowe między obydwoma sygnałami i na ekranie oscyloskopu obserwujemy odpowiednie krzywe zwane krzywymi Lissjous.

Wykaz zadań pomiarowych

Do zadań pomiarowych należało:

- określenie średniej długości fali

- określenie średniego błędu kwadratowego obliczonej długości fali

W celu wykonania powyższych czynności zliczamy całkowitą liczbę długości fal dla ustalonej częstości drgań generatora mieszczących się na ławie, notujemy przy tym skrajne położenie mikrofonu.

IV. Tabela wyników.

Lp

f

Xn

Δf

ln

lśr

Δln

Δlśr

Vn

ΔVn

δVn

[Hz]

[m]

P

[m]

[m]

[m]

[m]

[m/s]

[m/s]

[0/0]

0,074

0

0,136

0,000

0,210

2

0,138

0,002

1.

2540

0,348

4

0,147

0,136

0,011

0,005

346

13

3,76

0,495

6

0,135

0,001

0,630

8

0,126

0,010

0,756

10

0,062

0

0,103

0,005

0,165

2

0,099

0,001

2.

3492

0,264

4

0,101

0,098

0,003

0,004

341

14

4,11

0,365

6

0,096

0,002

0,461

8

0,090

0,008

0,551

10

0,038

0

0,096

0,006

0,134

2

0,092

0,002

3.

3810

0,226

4

0,089

0,090

0,001

0,004

342

15

4,39

0,315

6

0,091

0,001

0,406

8

0,081

0,009

0,487

10

V. Przykładowe obliczenia.

.

Przykładowe obliczenie V przy f = 2100 [Hz].

VI. Błąd względny i bezwzględny.

0x01 graphic

0x01 graphic

gdzie, 0x01 graphic
ponieważ 0x01 graphic

0x01 graphic

Błąd względny:

0x01 graphic

VII. Wnioski.

W wykonanym ćwiczeniu mierzyliśmy prędkość rozchodzenia się fali dźwiękowej w powietrzu .Dla trzech badanych częstotliwości ( 2540 , 3492 , 3810 ) Hz otrzymane wyniki pokazują , iż prędkość rozchodzenia się fali dźwiękowej w powietrzu nie zależy od częstotliwości . Niewielkie różnice błędu bezwzględnego prędkości ΔV były spowodowane klasą oscyloskopu , trudnością jednoznacznego określenia miejsca w którym elipsoida przechodziła w linię prostą ( istniała niewielka różnica zmiany kąta mikrofonu w stosunku do głośnika ) , jak również skończona dokładność pomiaru odległości mikrofonu od głośnika . Pewne utrudnienia przy wykonywaniu pomiarów sprawiały styki i kable łączące mikrofon ze wzmacniaczem . Błędy pomiaru δ Vn wynoszą odpowiednio 3,76% dla 2540 Hz , 4,11% dla 3492 z i 4,39% dla 3810 Hz.

4

5



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
rozne2, Politechnika WGGiG, Fizyka
rozne2, Politechnika WGGiG, Fizyka
rozne2, Politechnika WGGiG, Fizyka
rozne2, Politechnika WGGiG, Fizyka
rozne2, Politechnika WGGiG, Fizyka
rozne2, Politechnika WGGiG, Fizyka
rozne2, Politechnika WGGiG, Fizyka
rozne2, Politechnika WGGiG, Fizyka
rozne10, Politechnika WGGiG, Fizyka
rozne10, Politechnika WGGiG, Fizyka
rozne3, Politechnika WGGiG, Fizyka
rozne9, Politechnika WGGiG, Fizyka
rozne8, Politechnika WGGiG, Fizyka

więcej podobnych podstron