skanuj0162

122

drgania osiągają maksymalną amplitudę 2A.

i/ędne dane są wzorem:

Natomiast w punktach zwanych węztami drgania nie występują. Ich współ-

1.3. Prędkość fali akustycznej

Fale rozchodzące się w powietrzu, które docierając do naszego ucha wywo-11 ij ą wrażenie dźwięku mają częstotliwość/z przedziału od 16 do 20 000 Hz.

Prędkość propagacji fali zależy od mechanicznych własności ośrodka. Rozchodząca się w gazie fala dźwiękowa jest falą podłużną polegającą na |ii7,emieszćź'aniu się jego zagęszczeń i rozrzedzeń (rys.5). Ze względu na dużą prędkość rozchodzenia się fali możemy przyjąć, że mamy do czynienia z procesami adiabatycznymi, a wówczas otrzymujemy wzór na jej prędkość w postaci:

(6)

wyrażeniem¹ :

rdzie K-Cp/cy jest stosunkiem ciepła właściwego przy stałym ciśnieniu do ncpła właściwego przy stałej objętości, p - ciśnieniem, p gęstością gazu. Uwzględniając, że zależność gęstości gazu od temperatury dana jest

p(t) = p_Q/(l + at),

rdzie p₀ jest gęstością w t = 0°C, a= 1/273,15 °C~² współczynnikiem rozsze-i.-alności objętościowej gazu, t temperaturą w skali Celsjusza, otrzymujemy:

(7)

gdzie v_Q to prędkość rozchodzenia się dźwięku w powietrzu w temperaturze 0°C, bez względu na jego ciśnienie. W suchym powietrzu u₀= 331,5 m/s.

2. Metoda pomiaru

Akustyczne fale stojące można wzbudzić w słupach powietrza. Jeśli jeden koniec rury jest zamknięty, to fale wzbudzane u wylotu rury rozchodzą się w powietrzu i odbijają na jej końcu. Fala stojąca powstaje w wyniku superpozycji fal padających i odbitych. Jeśli długość półotwartej rury spełnia warunek:

(8)

to na zamkniętym końcu rury powstaje węzeł, a na końcu otwartym strzałka fali stojącej (rys.6). Amplituda drgań u wylotu rury osiąga maksymalną wartość i jednocześnie obserwuje się silne wzmocnienie dźwięku.

Rys.6. Fale stojące w rurze jednostronnie otwartej

głośnik

drgania molekuł zagęszczenie rozrzedzenie

Rys.5. Fala dźwiękowa rozchodząca się w powietrzu (mechaniczna fala podłużna). Zaznaczono kierunki drgań molekuł gazu oraz kierunek propagacji fali

Pomiar długości słupa powietrza, w którym powstaje fala stojąca, jeśli znamy częstotliwość / źródła wymuszającego drgania, pozwala wyznaczyć ze wzoru (8) długość fali X oraz prędkość dźwięku v = Xf.

,> m m Tq m

I* /.yli w 7o — 273,15 K), m - masa gazu, t - temperatura w °C, a= 1/273,15 °C^_1.

1

= 7’°^ -■ = (i + at), gdzie p₀, V₀ to odpowiednio ciśnienie i objętość w 0°C

2

Ha gazu w temperaturze T (w skali Kelwina), objętości V i pod ciśnieniem p mamy