Порядок виконання роботи

1. Добре промити віскозиметр звичайною, а потім дистильованою водою.

2. Встановити віскозиметр вертикально в посудині з водою і заповнити резервуар (4) віскозиметра дистильованою водою, зачекати деякий час, коли її температура стане рівною температурі води в посудині (8).

3. Стиснути гумову грушу (5), витиснувши з неї повітря, приєднати її до коліна віскозиметра з розширеннями (1) і (2) і, повільно відпускаючи грушу, наповнити ці розширення дистильованою водою із резервуара. Після цього перетиснути трубку груші зажимом (6).

4. Відпустити зажим і в той момент, коли поверхня води пройде через мітку "m" віскозиметра, ввімкнути секундомір, а в момент її проходження через мітку "n", вимкнути його. Відповідний час t₀ записати в таблицю. Вимірювання t₀ провести тричі.

5. Вилити дистильовану воду із віскозиметра.

6. Аналогічні дії виконати для розчинів спирту і кухонної солі (визначити ).

7. Термометром (7) визначити температуру води в посудині, яка однакова з температурою рідин у віскозиметрі.

8. Результати вимірювань записати в таблицю

9. За значеннями величин, використовуючи формулу (6), визначити значення коефіцієнта в’язкості для розчинів спирту і кухонної солі. Значення η₀, ρ₀, при температурі вимірювань взяти із довідкових таблиць.

10. Кінцеві результати записати у вигляді:

η₁ = η_{1 серед.} Δη_{1 серед.} (кг/м·с),

η₂ = η_{2 серед.} Δη_{2 серед.} (кг/м·с).

Таблиця

№ п/п

Темпе-ратура води, t˚ C

Дистильована вода

Розчин спирту

Розчин кухонної солі

t0, с

ρ0, кг/м^3

η0, кг/м·с

t1, с

ρ1, кг/м^3

η1, кг/м·с

Δη1, кг/м·с

t2, с

ρ2, кг/м^3

η2, кг/м·с

Δη2, кг/м·с

1

2

3

серед.

Контрольні питання

1. Що називають в’язкістю?

2. Основні положення молекулярно-кінетичної теорії і пояснити на їх основі механізм в’язкості.

3. Закон Ньютона для внутрішнього тертя. Коефіцієнт в’язкості, його фізичний зміст і розмірність одиниці вимірювання.

4. Що таке градієнт швидкості?

5. Залежність коефіцієнта в’язкості від температури.

6. Закон Пуазейля.

7. Конструкція віскозиметра та метод Оствальда для визначення коефіцієнта в’язкості.

Лабораторна робота №5 (7)

ВИЗНАЧЕННЯ ОБЛАСТІ ЧУТНОСТІ ЗА ДОПОМОГОЮ ЗВУКОВОГО ГЕНЕРАТОРА МЕТОДОМ ПОРОГІВ ПОДРАЗНЕННЯ

Мета роботи. Визначити область чутності, навчитися працювати зі звуковим генератором, визначити пороги області чутності на різних частотах.

Прилади і приладдя: звуковий генератор Г3-18, навушники.

Матеріал, який необхідно засвоїти перед виконанням роботи: 1) Гармонійні коливання та їх характеристики. 2) Хвильовий процес. 3) Рівняння хвилі. 4) Звук і його сприйняття, характеристики звуку.

Література

1. Грабовский Р.И. Курс физики: Учеб. пособие для с.-х. ин-тов. – М., 1979. – 552 с.

2. Розумнюк В.Т., Якименко І.Л. Фізика. Основні поняття, явища і закони. – Біла Церква, 2004. – 71 с.

Теоретичні відомості

Звукомназивається розповсюдження коливань частинок пружного середовища з частотою від 16 до 20000 Гц, що сприймаються людським вухом.

У цій роботі розглянемо деякі особливості звуку, що відіграють важливу роль при використанні його для отримання і передачі інформації.

Областю чутності називають діапазон звукових частот, що сприймаються вухом людини.

Звуки поділяються на тони і шуми.

Тоном називають звук, що являє собою коливання з постійною або змінною з часом за певним законом частотою.

Шумом називають звук, що складається із багатьох складних тонів, частота, амплітуда і продовжуваність яких швидко й безперервно змінюються.

Залежно від закону коливання частинок середовища розрізняють прості (гармонійні) і складні тони. Простий тон можна отримати за допомогою камертона або звукового генератора. Прикладом складних тонів можуть бути звуки музичних інструментів, голосні звуки мови людини тощо.

Нагадаємо, що частотою ν звукових коливань називають кількість коливань за одиницю часу. Вимірюється в герцах (Гц).

Звуковий тон характеризується частотою, амплітудою і формою коливання, або його гармонійним спектром. Характеристики звукових коливань поділяють на об’єктивні і суб’єктивні. До об’єктивних відносять такі характеристики, чисельні значення яких залежать тільки від об’єкта, що є джерелом звуку (частота, сила звуку, спектр коливань). Суб’єктивними називають такі характеристики, чисельні значення яких залежать від суб’єкта, що сприймає звук (висота тону, гучність, тембр). Між суб’єктивними і об’єктивними характеристиками існують певні зв’язки. Так, наприклад, гучність Е і сила звуку І зв’язані співвідношенням:

Е = φІ,

де φ – коефіцієнт, чисельне значення якого залежить від чутливості вуха.

Силою звуку (інтенсивністю звукової хвилі) називається густина потоку енергії звукової хвилі, тобто енергія звукової хвилі, що передається хвилею через одиничний поперечний переріз простору, перпендикулярний до напрямку розповсюдження хвилі, за одиницю часу:

,

де W – перенесена звуком енергія, S – площа, через яку переноситься енергія; t – час перенесення енергії.

За одиницю вимірювання сили звуку в СІ прийняли 1Вт/м². Сила звуку прямо пропорційна квадрату амплітуди А коливань звукової хвилі (І ~ А²).

Індивідуальні можливості слуху людей неоднакові і часто погіршуються з віком. Звуки, що сприймаються вухом суб’єктивно поділяються на слабкі й сильні. Дуже сильні звуки викликають больові відчуття у вусі, дуже слабкі не сприймаються ним. Існує деякий поріг чутності: мінімальний рівень сили звуку, нижче якого звук не сприймається вухом. На різних частотах цей поріг різний (рис. 5.1). При збільшенні частоти, починаючи з 16 Гц поріг чутності знижується, в діапазоні 1 кГц–3кГц практично не змінюється, а при більших частотах зростає.

Аудіограмою називають графік залежності порогових рівнів чутності від частоти.

Рис. 5. 1.

Вухо досить чітко відчуває різницю при порівнянні двох достатньо близьких по силі подразників. У зв’язку з цим при вимірюванні гучності звуку визначають не абсолютну величину гучності, а співвідношення її з деякою величиною, яка приймається за нульовий рівень гучності. За нульовий рівень гучності зручно приймати порогову гучність на високочастотній границі області чутності.

Гучність звуку може коливатися від порогової величини до величини, при якій виникають больові відчуття у вусі. При цьому справджується закон Фехнера: чутність пропорційна логарифму сили звуку.

Гучність визначається як десятковий логарифм відношення даної сили звуку І до порогової І₀:

(дБ).

Гучність прийнято вимірювати в логарифмічних одиницях – белах чи децибелах.

У цій роботі необхідно визначити границі діапазону частот, що сприймаються вухом дослідника (область чутності), визначити пороги звукового сприйняття для різних частот і побудувати аудіограму.