3. Экспериментальная установка
Установка состоит из звукового генератора, осциллографа и горизонтально расположенной металлической трубы Тр (рисунок). Генератор вырабатывает переменное напряжение звуковой частоты, которое подается на катушку динамика Д, закрепленного на одном из торцов трубы. В динамике электрические колебания преобразуются в механические колебания мембраны, возбуждающей колебания воздуха. Эти колебания распространяются в воздушном столбе внутри трубы. Улавливаются колебания микрофоном М, встроенном в боковую стенку трубы. В микрофоне звуковые колебания преобразуются в электрический сигнал, который подается на вход осциллографа и отражается на экране. В трубе имеется поршень П, способный с помощью рукоятки Р перемещаться вдоль трубы. Он служит ее подвижным торцом. Расстояние между торцами трубы отсчитывается по закрепленной на трубе шкале Ш.
4. Требования к технике безопасности
4.1. Генератор сигналов и осциллограф должны быть обязательно заземлены.
4.2. Запрещается прикасаться к выходным клеммам включенного генератора.
5. Порядок выполнения работы
5.1. Тумблерами “сеть” включите звуковой генератор и осциллограф.
5.2. По указанию преподавателя установите одно из следующих значений частоты выходного сигнала генератора: 1000, 1100, 1200 или 1300Гц.
5.3. С помощью ручек управления величиной выходного сигнала на генераторе и масштаба изображаемого сигнала на осциллографе добейтесь хорошо наблюдаемой картины колебаний на экране осциллографа.
5.4. Плавным вращением рукоятки Р установите поршень в крайнее левое положение. Затем постепенно перемещая поршень вправо отметьте по шкале первое, второе и т. д. положение поршня, при которых происходит максимальное усиление звука. Это воспринимается на слух, и попутно наблюдается на экране осциллографа. Полученные данные запишите в таблицу.
|
N |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
ln,см |
|
|
|
|
|
5.5. Выключите генератор и осциллограф.
5.6. Определите по термометру в лаборатории температуру воздуха.
5.7. Постройте график зависимости ln от n и, пользуясь формулой (2.23), определите по нему тангенс угла наклона полученной усредненной прямой.
5.8. По формуле (2.24) рассчитайте скорость звука.
5.9.
По формуле (2.20) вычислите значение
для воздуха (для него
кг/моль).
5.10. Оцените погрешность определения .
6. Требования к отчету
Отчет о лабораторной работе должен содержать:
1) название и цель работы, основные теоретические положегния и схему установки;
2) результаты измерений и расчетов (результаты измерений представляют в форме таблицы и графика зависимости ln от n, а значения частоты колебаний, тангенса угла наклона прямой на графике, температуры воздуха, коэффициента Пуассона и погрешности его определения приводятся последовательно под таблицей);
3) выводы по работе.
7. Контрольные вопросы
1. Что такое теплоемкость тела? Какое она может иметь значение?
2. Что такое молярная теплоемкость?
3. Что такое удельная теплоемкость?
4. Что называют коэффициентом Пуассона? Почему он всегда больше единицы?
5. Чем определяется величина СV, CP и для идеального газа?
6. Как вы объясняете взаимосвязь коэффициента Пуассона газа со скоростью распространения в нем звука?
7. Почему процесс изменения состояния воздуха при распространении звука в нем можно считать адиабатическим?
8. При каком условии в трубе возникает стоячая волна?