wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu metodą rezonansową

WYZNACZANIE PRĘDKOŚCI DŹWIĘKU W POWIETRZU
METODĄ REZONANSOWĄ QUINCKE’GO
ZAGADNIENIA KONTROLNE
1.
2.
3.
4.
Ruch falowy, fala, równanie fali, fala stojąca
Fala akustyczna, wielkości charakteryzujące falę akustyczną
Prędkość dźwięku w różnych ośrodkach
Prędkość dźwięku w powietrzu, zależność od ciśnienia
i temperatury.
POMIARY
1. Ustawić zasilanie głośnika na częstotliwości 1.5 kHz.
2. Odkręcić zawór i podnieść poziom wody w rurze możliwie
wysoko.
3. Przy pomocy ruchomego naczynia obniżać stopniowo poziom
wody w rurze, szukając takiej wysokości słupa wody, przy
którym w słupie powietrza ponad lustrem wody zachodzi
rezonans (dźwięk jest najmocniejszy).
4. Powtórzyć tę czynność pięciokrotnie, zapisując odczytane
z podziałki położenia lustra wody.
5. Opuścić ruchome naczynie niżej, poszukując kolejnego
położenia przy którym dźwięk ma maksymalne natężenie.
6. Powtórzyć pięciokrotnie.
7. Wykonać powyższe czynności dla kolejnych wysokości rezonansowych.
8. Powtórzyć pomiary dla 1.75 kHz oraz 2 kHz.
TABELA POMIAROWA
f = ___________________ kHz
1
2
3
4
∆h=
<hi+1>-<hi>
5
h1, cm
<h1>, m
u(<h1>), m
h2, cm
<h2>, m
u(<h2>), m
h3, cm
<h3>, m
u(<h3>), m
h4, cm
<h4>, m
u(<h4>), m
h5, cm
<h5>, m
u(<h5>), m
u(∆
∆h)
c, m/s
u(c), m/s
OPRACOWANIE WYNIKÓW
1. Uśrednić pięć odczytanych położeń słupa wody dla każdego rezonansu.
2. Obliczyć niepewność uśrednienia jako maksymalną różnicę między wartością średnią
a kolejnym odczytem.
3. Obliczyć różnice odległości między kolejnymi rezonansami ∆h=hi+1-hi.
4. Korzystając z prawa przenoszenia niepewności obliczyć u(∆h).
5. Dla każdej wartości ∆h obliczyć prędkość dźwięku
c =2 f ∆h,
gdzie f – częstotliwość sygnału napięciowego, podawanego na głośnik.
6. Korzystając z prawa przenoszenia niepewności, obliczyć u(c).
7. Obliczyć średnią ważoną prędkości dźwięku w powietrzu oraz jej niepewność.
8. Porównać otrzymaną wielkość z wielkością tablicową dla panujących w laboratorium
temperatury i ciśnienia.