Mex / Mex_11
.docЛабораторна робота № 11
ВИЗНАЧЕННЯ ШВИДКОСТІ ПОШИРЕННЯ ЗВУКОВИХ ХВИЛЬ В ПОВІТРІ МЕТОДОМ ІНТЕРФЕРЕНЦІЇ ХВИЛЬ
Мета роботи: Вивчити явище інтерференції та його практичне застосування до експериментального визначення швидкості поширення звуку в газоподібних середовищах.
Прилади і матеріали: 1. Установка для визначення швидкості звуку методом Квінке.
2. Звуковий генератор. 3. Вольтметр.
Література: 1. Е.М.Гершензон, Н.М.Малов. Курс общей физики. Механика. М., 1979, гл.VIII §§8.1-8, гл.ІХ §§9-13.
2. М.М.Архангельский. Курс общей физики. Механика. М., 1975, гл. ХІV §§1-7, гл.XVII §§1-2.
3. Фізичний практикум під ред.В.П.Дущенка. К., 1981, ч.I, с.160-162.
4. Д.В.Чепур та ін. Загальний фізичний практикум. Л., 1963, ч.І, с.166-169.
Теорія методу та опис приладів
Для спостереження явища інтерференції в даній роботі, використовується прилад Квінке (рис.1). Він складається з двох колінчастих трубок поставлених вертикально: одна трубка незмінної довжини, а довжина другої може змінюватись шляхом переміщення по вертикалі. Горизонтальні кінці трубок об’єднуються в спільні трубки . На кінці трубки В вмонтовано мікрофон, а на кінці 3Г закріплено телефон. Мікрофон підключено до мілівольтметра, а телефон — до звукового генератора.
Р
Рис.1.
Довжина хвилі, як відомо, зв’язана з частотою слідуючим співвідношенням:
(1)
де —швидкість поширення при температурі . За формулою Ньютона з поправкою Лапласа:
, (2)
де — пружність повітря, — коефіцієнт Пуассона, — густина повітря при температурі . Залежність густини від температури при визначити за формулою:
. (3)
Користуючись рівняннями (1), (2), (3) можна знайти, що
, (4)
де — термічний коефіцієнт, — швидкість звуку в повітрі при .
Вимірювання та обробка результатів
-
Вибрати і встановити на звуковому генераторі певну частоту звуку.
-
Включити звуковий генератор та мілівольтметр у міську мережу. Підібрати відповідну амплітуду коливань.
-
Переміщуючи рухому частину приладу знайти положення показчика на шкалі, мілівольтметр показує мінімальне значення напруги (перший мінімум звуку).
-
Продовжуючи переміщення трубки, знайти всі положення показчика, при яких спостерігається мінімум.
-
Для кожного мінімуму відлік положення показчика роботи не менше трьох разів і визначити середнє значення цього мінімуму.
-
Обчислити швидкість звуку в повітрі для кожного значення за формулою (4).
-
Швидкість звуку в повітрі визначити при різних частотах.
-
Підрахувати абсолютну та відносну похибки.
-
Дані вимірювань та обчислень занести в таблицю.
Таблиця.
№ п/п |
, Гц |
, м |
, м |
, м/с |
, м/с |
, % |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Висновки:
Тестові завдання та контрольні запитання для визначення ступені готовності до виконання роботи та її захисту
-
Що називається хвилею? Які бувають хвилі?
-
Назвіть основні характеристики хвилі та дайте їх означення.
-
Напишіть рівняння плоскої хвилі.
-
Що таке інтерференція хвиль?
-
Які джерела коливань називають когерентними?
-
Які умови виникнення інтерференційних max і min?
-
Як залежить швидкість звуку від температури?
-
Що означає термін “фазова швидкість”?
-
Яка будова приладу Квінке? Як на ньому спостерігається інтерференція хвиль?