Фiзика 18_Визначення частоти звукових коливань методом стояч

Міністерство освіти і науки України

Національний Університет „Львівська політехніка”

Кафедра Фізики

Звіт

Про виконання

лабораторної роботи № 18

Тема: Визначення частоти звукових коливань методом стоячої хвилі

Виконав:

ст. групи КН-119

Кузик А. Ю.

Прийняв:

Білинський Ю. М.

.

Львів 2004

Мета роботи :

Визначення частоти звукових коливань.

Прилади та обладнання :

Скляна трубка, міліметрова лінійка, поршень, телефон, генератор низькочастотних коливань.

Вимірювальний пристрій

Всередині скляної трубки(1), закріпленої на підставках(2), може переміщатися поршень(3). Один кінець трубки закриває джерело звуку – телефон(5). Положення лівого краю поршня, тобто відстань між мембраною телефона і поршнем, визначають міліметровою лінійкою, прикріпленою до трубки(1). Живлення телефона здійснюється низькочастотним генератором(4). Генератор прикріплюється до електричної мережі і вимикається клавішею (6), а зміну частоти сигналу, що подається на телефон, здійснюються клавішами (а,б,в).

Розрахункові формули :

ξ= 2А coskx cos_­ωt

де 2 = А_ст­ – амплітуда стоячої хвилі

А – амплітуда падаючої хвилі

k= – хвильове число

λ – довжина падаючої хвилі

ω – циклічна частота коливань

Послідовність виконання роботи :

1. Виміряти температуру повітря і записати результат у табл. 1.

2. Під’єднати генератор до електричної мережі з напругою 220 В.

3. Натиснути клавішу 6, ввімкнути генератор.

4. Для отримання коливань з частотою натиснути одну з клавіш перемикача частот (а,б,в).

5. Пересуваючи поршень з крайнього лівого положення вправо, виміряти і записати у табл. 1 відстані між мембраною телефона і лівим краєм поршня, для яких гучність звуку – максимальна (тобто визначити і записати координати вузлів х_n, де n=1,2,3,4).

6. За формулою (4) розрахувати величини:

L₁=x₂ – x₁ L₂=x₃ – x₂ L₃=x₄ – x₃

і визначити середнє значення довжини стоячої хвилі як :

(L₁ + L₂ + L₃)

7. Розрахувати абсолютну похибку величини L як :

ΔL= (ΔL₁ + ΔL₂ + ΔL₃)

де ΔL₁= L– L₁

8. Результати розрахунків, проведених в пунктах 6 і 7 записати у таблицю 2.

9. Вмикаючи по черзі інші клавіші перемикача (а,б,в), повторити дії, значення у пунктах 4-8.

10. За формулою (7) розрахувати частоти звуку ₁, ₂, ₃, які відповідають клавішам : а, б, в, і записати результати у табл. 2.

11. Визначити похибки отриманих значень частот і записати їх у таблицю 2.

Таблиці результатів і вимірювань

Таблиця 1

Клавіша	х1, м	х2, м	х3, м	х4, м	t°, c
а	0,093	0,106	0,260	0,366	17°
б	0,084	0,209	0,256	0,413

Таблиця 2

клавіша	L1 м	L2 м	L3 м	L м	Δ L1 м	Δ L2 м	Δ L3 м	Δ L м	υ Гц	Δυ Гц	δ υ %
а	0,013	0,154	0,106	0,091	0,078	0,063	0,015	0,052	1824
б	0,125	0,047	0,157	0,110	0,015	0,063	0,047	0,042	1509

Висновок : на даній лабораторній роботі я навчився визначати частоту звукових коливань методом стоячої хвилі. Звукова хвиля збуджується мембраною телефона 5 і розповсюджується у повітрі в об’ємі трубки 1. Дійшовши до поршня, хвиля відбивається і в результаті накладання відбитої хвилі з падаючою утворюється стояча хвиля. Як відомо, рівняння стоячої хвилі записується у вигляді:

ξ= 2А coskx cos_­ωt

Пересуваючи поршень вздовж трубки, спостерігаємо зміну гучності звуку. Максимальною сила звуку буде тоді, коли біля поверхні мембрани телефона утворюється пучність, а біля поверхні поршня – вузол стоячої хвилі. Розташування вузлів визначається з умови:

2А cos kx = 0

Отже, при значеннях х_n, які задаються формулою між мембраною і поршнем вкладається непарна кількість чвертей довжин хвиль. Різниця відстаней між двома сусідніми вузлами чисельно дорівнює довжині стоячої хвилі. Врахувавши зв’язок між довжинами падаючої і стоячої хвиль для частоти звуку одержуємо розрахункову формулу:

Підпис студента

Оцінка за виконану роботу

Допуск Виконання Захист

Дата, оцінка Дата, оцінка Дата, оцінка

Прізвище та

підпис викладача

4