Лабораторна робота №18 icon

Лабораторна робота №18




Скачати 76.85 Kb.
НазваЛабораторна робота №18
Дата15.09.2012
Розмір76.85 Kb.
ТипДокументи


Лабораторна робота №18







ВИЗНАЧЕННЯ

ЧАСТОТИ ЗВУКОВИХ КОЛИВАНЬ МЕТОДОМ СТОЯЧОЇ ХВИЛІ

Мета роботи

Визначення частоти звукових коливань.

Прилади та обладнання



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


Опис вимірювального пристрою



Рис.1

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 ґенератором (4); ґенератор під’єднують до електричної мережі і вмикають клавішею (6), а зміну частоти сигналу, що подається на телефон, здійснюють клавішами (а, б, в).


Виведення розрахункової формули


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:

=^ 2A cos kx cosωt, (1)

де 2Acos kx= Аст– амплітуда стоячої хвилі,

А  амплітуда падаючої хвилі,

k=2πλ хвильове число,

λ  довжина падаючої хвилі,

ω  циклічна частота коливань.


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 (див. рис.2).

Рис.2


Розташування вузлів визначається з умови:

2Acoskx = 0. (2)

Звідси kx=(2n1)(π /2), а, враховуючи що k=2πλ , для координат вузлів отримаємо вираз:

x = (2n1)(λ 4) = xn , (3)

де n = 1,2,…

Отже, при значеннях xn, які задаються формулою (3) (звучання повітряного стовпа максимальне) між мембраною і поршнем вкладається непарна кількість чвертей довжин хвиль (див.рис.2).

Різниця відстаней між двома сусідніми вузлами чисельно дорівнює довжині стоячої хвилі:

xn+1 xn = L = λст . (4)

Частота звукових коливань ν зв’язана з довжиною хвилі λ співвідношенням:

ν = vt , (5)

де vtшвидкість поширення звуку в повітрі при температурі досліду.

Відомо, що:

vt = vo , (6)

де v0  швидкість поширення звуку у повітрі при температурі t=00,

α температурний коефіцієнт розширення газів.

Врахувавши (6), а також зв’язок між довжинами падаючої і стоячої хвиль (λ=ст=2L ), для частоти звуку одержуємо розрахункову формулу:

ν = . (7)


^
При підготовці до виконання роботи використати:

Теоретична частина. Розділ 3.7.


Послідовність виконання роботи


1.Виміряти температуру повітря і записати її у Табл. 1.

2.Під’єднати ґенератор коливань до електромережі з напругою 220 В.

3.Натиснувши клавішу 6, увімкнути ґенератор .

4.Для отримання коливань з частотою ν1 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 визначи-

ти і записати координати вузлів xn, де n = 1, 2, 3, 4 ). Див. рис. 2.

6.За формулою (4) розрахувати величини:

L1 = x2 – x1 , L2 = x3 – x2 , L3 = x4 – x3

і визначити середнє значення довжини стоячої хвилі, як:

.

7.Розрахувати абсолютну похибку величини L, як:



де ΔL1 =  L – L1 , ΔL2 =  L – L2  , ΔL3 =  L – L3  .

8.Результати розрахунків, проведених в п.6,7, записати у Табл.2.

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

10.За формулою (7) розрахувати частоти звуку ν1, ν2, ν3, які відповідають клавішам: а, б, в і записати одержані значення у Табл.2.

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


швидкість звуку в повітрі при температурі t=00 C v0 = 332 м/с,

температурний коефіцієнт розширення газів = 0,00366 град-1




^ При розрахунках частот звуку перевести результати визначення L в одиниці СІ.


Таблиці результатів вимірювань і розрахунків

Таблиця 1

клав.

x1, мм

x2, мм

x3, мм

x4, мм

t0 C

а

вимір

вимір

вимір

вимір


вимір

б

вимір

вимір

вимір

вимір

в

вимір

вимір

вимір

вимір


Таблиця 2

клав.

L1,мм

L2,мм

L3,мм

L, мм

ΔL1мм

ΔL2мм

ΔL3мм

ΔL,мм

ν, Гц

Δν, Гц

δν, %

а

вим.

вим.

вим.

роз.

роз.

роз.

роз.

роз.

роз.

роз.

роз.

б

вим.

вим.

вим.

роз.

роз.

роз.

роз.

роз.

роз.

роз.

роз.

в

вим.

вим.

вим.

роз.

роз.

роз.

роз.

роз.

роз.

роз.

роз.


Контрольні запитання


1. Якими параметрами характеризується хвильовий рух?

2. Як утворюються стоячі хвилі?

3. Вивести рівняння плоскої хвилі.

4. Вивести рівняння стоячої хвилі.

5. Як залежить довжина стоячої хвилі від довжини падаючої хвилі?

6. Які точки називаються вузлами, а які пучностями стоячої хвилі?


Рекомендована література


  1. Курс фізики / За редакцією І.Є.Лопатинського.

– Львів: Вид. «Бескид Біт», 2002.

2. Трофимова Т.И. Курс физики.– М.: Высшая школа, 1990.

3. Савельев И. В. Курс общей физики, т.2 –М.: Наука, 1982.



Схожі:

Лабораторна робота №18 iconДокументи
1. /ЛАБОРАТОРНА РОБОТА ь1.doc
2. /ЛАБОРАТОРНА...

Лабораторна робота №18 iconДокументи
1. /Лабораторн_ роботи гр. 721/Вх_дний контрол з ЛАБ. РОБ. Ф_ЗИКА.doc
2. /Лабораторн_...

Лабораторна робота №18 iconДокументи
1. /Лабораторн_ роботи гр. 721/Вх_дний контрол з ЛАБ. РОБ. Ф_ЗИКА.doc
2. /Лабораторн_...

Лабораторна робота №18 iconЛабораторна робота №15: ”ms ассеss. Робота з формами”
Мета роботи: Уміти виводити на екран дані зі створеної раніше таблиці у вигляді форми, вставляти у форми елементи керування
Лабораторна робота №18 iconЛабораторна робота з англійської мови для студентів IV курсу історичного факультету. Спецкурс «Сучасна Європа»
Лабораторна робота з англійської мови для студентів IV курсу історичного факультету
Лабораторна робота №18 iconЛабораторна робота 61

Лабораторна робота №18 iconЛабораторна робота №8

Лабораторна робота №18 iconДокументи
1. /1 Лабораторна робота.doc
2. /2 Лабораторна...

Лабораторна робота №18 iconЛабораторна робота Визначення коефіцієнта теплопровідності ізоляційного матеріалу

Лабораторна робота №18 iconВступ
Лабораторна робота 1 «Вивчення та побудова схеми холодильної установки»
Лабораторна робота №18 iconРозрахункова лабораторна робота «вивчення руху тіла в полі сили тяжіння»

Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи