Wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu metodą czasu przelotu

Wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu
metodą czasu przelotu
Cel:
 Poznanie falowej natury dźwięku.
 Wyznaczenie prędkości dźwięku w powietrzu.
Pytania i zagadnienia kontrolne:




Na czym polega rozchodzenie się fali dźwiękowej? Fale podłużne i fale poprzeczne.
Parametry określające falę dźwiękową.
Od czego zależy prędkość rozchodzenia się fal sprężystych w ciałach stałych, cieczach
i gazach? Jaka jest prędkość dźwięku w powietrzu?
Na czym polega metoda pomiaru prędkości dźwięku stosowana w ćwiczeniu?
Opis ćwiczenia:
Pomiar prędkości dźwięku w powietrzu metodą czasu przelotu polega na wyznaczeniu
różnicy czasu t rejestracji czoła fali dźwiękowej przez dwa mikrofony M 1 i M 2 . Mikrofony
ustawione są w odległości S od siebie i są zwrócone w stronę głośnika G , będącego źródłem
dźwięku. W ćwiczeniu mikrofony podłączone są poprzez wzmacniacze W1 i W2 do miernika
czasu C .
M2
G
M1
W1
C
ms
W2
WE 1
WE 2
Rys. 1. Schemat układu do wyznaczania prędkości dźwięku metodą czasu przelotu
Wytworzona w głośniku fala dźwiękowa, docierając do mikrofonu M 1 , generuje sygnał
uruchamiający pomiar czasu w mierniku C . Fala ta po czasie t dociera do drugiego
mikrofonu i generuje sygnał zatrzymujący pomiar czasu. Prędkość dźwięku obliczamy jako
stosunek drogi S przebytej przez falę dźwiękową do czasu t :
S
V .
t
(1)
Pomiary wykonujemy dla kilku położeń mikrofonu M 1 . Ze względu na obecność
szumów i odbić fal dźwiękowych w pomieszczeniu, pomiary dla każdej odległości S
wykonujemy kilkukrotnie i odrzucamy czasy znacząco odbiegające od czasu średniego.
Literatura:
1. Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki. Cz. 1, praca zbiorowa pod red. J. Kirkiewicza, WSM,
Szczecin, 2001.
2. Resnick R., Halliday D., Walker J., Podstawy fizyki T.2, PWN, Warszawa (dostępne
wydania).
3. Bobrowski C., Fizyka: krótki kurs, WNT, Warszawa (dostępne wydania).
4. Orear J., Fizyka T.1, WNT, Warszawa (dostępne wydania).