ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ЗВУКА В ВОЗДУХЕ. Цель работы: определить скорость звука в воздухе и длину звуковой волны, определить показатель адиабаты воздуха

Студенты

 

Группа

 

Преподаватель

 

Дата

 

 

Челябинск

 

Цель работы: определить скорость звука в воздухе и длину звуковой волны, определить показатель адиабаты воздуха.

Оборудование: звуковой генератор, трубка с телефоном и микрофоном, осциллограф.

 

РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

 

Звук – это волны в упругой среде. В газах звуковые волны − это процесс распространения …

 

Пусть мембрана телефона, находящаяся у основания воображаемой трубки начала движение с дозвуковой скоростью U. Частицы газа, прилегающие к мембране, приходят в движение с такой же скоростью. Воздух перед мембраной сжимается и сжимает последующие слои газа. Граница между сжатым и невозмущенным газом, называемая фронтом волны, перемещается со скоростью звука:

 

V =……... где Т – М–

 

В лабораторной установке звуковая волна излучается телефоном в трубке в направлении к микрофону и отражается. Уравнения для бегущей и отраженной волны имеют вид: ; . Сложив уравнения волн по формулам тригонометрии, получим уравнение:

 

.

Это уравнение стоячей волны. Выражение имеет смысл амплитуды. Точки среды, где амплитуда равна нулю, называются узлами смещения. Расстояние между двумя соседними узлами равно половине длины волны. Стоячая волна возникает, если около телефона и микрофона узел смещения, то есть если на длине трубки укладывается целое число полуволн. При этом сигнал микрофона возрастает.

Скорость звука рана произведению длины волны на частоту V=λ ∙ ν. Длину волны определим как отношение длины трубки к удвоенному значению числа полуволн, или к удвоенному количеству усилений звука: . Тогда . Но число N вообще то неизвестно. Однако изменение частоты генератора приводит к пропорциональному числу усилений звука:

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

 

Δ N
ν, Гц

 

 

		ν, Гц

	Δ N

 

Расчет среднего значения скорости звука:

 

=

 

Оценка случайной погрешности измерения скорости звука:

 

=

 

Результат измерения скорости звука V= ……±…… …, м/с. P= 0, 9.

Расчет теоретического значения скорости звука в воздухе при значении универсальной газовой постоянной R = 8, 31 Дж/моль К, показателе адиабаты γ = 1, 4.

V_теор=

 

Выводы.

 

 

ОТВЕТЫ НА КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ