Laboratornye / Механика_PDF / Лабораторна робота 11

	Лабораторна робота № 11
	ВИЗНАЧЕННЯ ШВИДКОСТІ ПОШИРЕННЯ
	ЗВУКОВИХ ХВИЛЬ У ПОВІТРІ
	МЕТОДОМ ІНТЕРФЕРЕНЦІЇ ХВИЛЬ
Мета	Вивчити явище інтерференції та його практичне застосування до
роботи.	експериментального визначення швидкості поширення звуку в газоподібних
	середовищах.

11.1. Теорія методу та опис приладів

Для спостереження явища інтерференції в даній роботі, використовується прилад Квінке. Він складається з двох колінчастих трубок, поставлених вертикально: трубка 3 — незмінної довжини, а довжина трубки 4 може змінюватись шляхом переміщення коліна 5. Горизонтальні кінці трубок об'єднуються в спільні трубки. На

кінцях спільних трубок по різні боки вмонтовані: мікрофон 2 і телефон 8. Мікрофон приєднаний до мілівольтметра 1, а телефон — до звукового генератора 9.

З висувним коліном 5 трубки змінної довжини зв'язаний покажчик 7, який при переміщенні коліна рухається вздовж шкали 6.

Переміщуючи рухому трубку знаходять перший мінімум звуку (мінімальне значення напруги на мілівольтметрі) й відмічають положення покажчика 7 на шкалі 6, вважаючи його за нульове. Далі висовуючи рухому трубку знаходять положення наступних мінімумів. Знайшовши середнє значення віддалі між ними, записують його в таблицю для відповідної частоти.

Позначимо віддалі між мінімумами через l, тоді різниця ходу хвиль буде рівна 2l, яка з іншого боку рівна довжині хвилі λ.

Довжина хвилі λ, як відомо, зв'язана з частотою υ співвідношенням:

vt	,	(11.1)

де vt — швидкість поширення хвилі при температурі t° С. У свою чергу за формулою Ньютона з поправкою Лапласа:

vt		P
			(11.2)
		t

де Р — пружність повітря, γ — коефіцієнт Пуассона, ρt — густина повітря при температурі t° С. Залежність густини від температури при Р = const можна визначити за формулою:

t			1
			0				.				(11.3)
					1 t
Користуючись рівняннями (11.1), (11.2), (11.3) можна знайти, що
v0				2l
											(11.4)
			1 t
де v — швидкість звуку в повітрі при 0° С;									1
											— термічний коефіцієнт.
0									273
	Література
1. Гершензон Е.М., Малов Н.М. Курс										общей физики. Механика. —
М: Просвещение, 1987. —С. 165 - 179.

2.Фізичний практикум / під ред. В.П. Дущенка. — К.: Вища школа, 1981. —

Ч.І. —С. 160 - 162.

3.Чепур Д.В. Загальний фізичний практикум. —Львів: ЛДУ, 1963. — Ч.І. —

С. 166 - 169.

11.2. Практичне виконання роботи

Прилади,обладнання

1.Установка для визначення швидкості звуку методом Квінке . . . . . . . . . . . . . . 1 шт.

2.Звуковий генератор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 шт.

3.Електронний вольтметр . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 шт.

Вимірювання та обробка результатів

1.Приєднати звуковий генератор та мілівольтметр до мережі змінного струму і увімкнути їх. Підібрати на генераторі відповідну амплітуду і частоту коливань.

2.Переміщуючи рухому частину приладу знайти положення покажчика на шкалі при якому мілівольтметр показує мінімальне значення напруги (перший мінімум звуку).

3.Продовжуючи переміщення трубки, знайти всі положення покажчика, при яких спостерігається мінімум.

4.Для кожного мінімуму відлік положення покажчика роботи не менше трьох разів і визначити середнє значення цього мінімуму.

5.Обчислити швидкість звуку в повітрі для кожного значення за формулою

(11.4).

6.Швидкість звуку в повітрі визначити при різних частотах.

7.Підрахувати абсолютну та відносну похибки.

8.Дані вимірювань та обчислень занести в таблицю, складену самостійно.

11.3. Тестові завдання та контрольні запитання для визначення ступеня готовності до виконання роботи та її захисту

1.Що називається хвилею? Які бувають хвилі?

2.Назвіть основні характеристики хвилі та дайте їх означення.

3.Напишіть рівняння плоскої хвилі.

4.Що таке інтерференція хвиль?

5.Які джерела коливань називають когерентними?

6.Які умови виникнення інтерференційних максимумів і мінімумів?

7.Як залежить швидкість звуку від температури?

8.Що означає термін «фазова швидкість»?

9.Яка будова приладу Квінке? Як на ньому спостерігається інтерференція

хвиль?