Описание установки и краткая теория.

Если источник колебаний поместить в среду частицы, которой жестко связаны между собой, то процесс колебаний начнет передаваться от одной точки среды к другой. Такой процесс называется механической волной. Направление распространения волны называется лучом. Если частицы среды колеблются перпендикулярно лучу, то такая волна называется поперечной, если вдоль луча то продольной.

Волны, распространяющиеся в любой упругой среде и имею­щие частоту в пределах от 20 до 20 000 Гц, называют звуковыми волнами, которые воспринимает человеческое ухо. Упругие волны с частотами, большими 20000 Гц, называются ультразвуками, а волны с частотами, меньшими 20 Гц, назы­ваются инфразвуками.

Сила (или интенсивность) I звука оценивается той энергией E, которую звуковая волна переносит за время t через поверхность S волны, перпендикулярную направлению распространения звука:

Из этой формулы определяется единица силы звука в СИ: Вт/м².

Установка состоит из стеклянной трубки, на одном конце которой помещен источник звука – телефон Т, другой конец закрыт плотной пластинкой П с отверстием, против которого помещается микрофон М. Колебания мембраны телефона возбуждаются переменным током звуковой частоты от звукового генератора ЗГ, а возникший в микрофоне электрический сигнал подаётся на вертикально отклоняющие пластины осциллографа ЭО. Звуковая волна, возбуждаемая мембраной телефона Т, отражается от пластины П. Отражённая волна интерферирует с падающей, идущей от телефона, в результате в трубе

образуется стоячая волна.

LТ

П

М

Интенсивность её зависит от расстояния L между пластинкой П и телефоном Т и от частоты звуковых колебаний. Если расстояние равно целому числу звуковых полуволнL = , то в трубе устанавливается интенсивная стоячая волна (звуковой резонанс). Скорость звука рассчитывается по формуле

= ,

где – длина волны, – её частота.

Скорость звука можно определить, наблюдая возникновение звукового резонанса.

При неизменной частоте звукового генератора можно изменять расстояниеL. Возникновение резонанса легко наблюдать на осциллографе по резкому увеличению амплитуды колебаний. Для последовательных резонансов имеем:

L_n = n, L_n+1 = (n+1) и L_n+1 –L_n = ,

т.е. равно расстоянию между двумя последовательными положениями телефона.

Измерения и вычисления.

1. Включить питание осциллографа и генератора.

2. Задав частоту генератора 1000÷1500 Гц, возбудить в трубе стоячую волну.

3. Передвигая телефон вдоль оси трубы, зафиксировать установление звукового резонанса для трёх положений L₁, L₂, L₃.

4. Измерения произвести с интервалом 100 Гц.

5. Результаты скорости звука занести в таблицу:

№ п/п	(Гц)	L1, L2, L3 (м)	(м)	(м/с)
1.
2.
3.
4.
5.