ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗВУКА В ВОЗДУХЕ. лаб2. Определение скорости распространения звука в воздухе
![]()
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) Кафедра физики отчет по лабораторной работе №8 по дисциплине «физика» Тема: ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗВУКА В ВОЗДУХЕ
Санкт-Петербург 2020 Цель работы: определение скорости распространения звуковых колебаний в воздухе при данной температуре методом стоячих волн. Приборы и принадлежности: установка акустического резонанса, электронный осциллограф, звуковой генератор. Исследуемые закономерностиЗвуковые колебания в газе представляют собой периодическое чередование сжатий и разрежений, распространяющихся со скоростью, зависящей от свойств воздуха. Газы, в отличие от твёрдых тел, не обладают деформацией сдвига, поэтому в них возникают только продольные волны. Продольные волны обусловлены объёмной деформацией. Если сжатие происходит быстро, то выделяющееся при этом тепло не успевает распространиться в соседние слои. Сжатие без отвода тепла называется адиабатическим; в этом случае скорость распространения звука рассчитывают по формуле: ![]() где ![]() ![]() ![]() Соотношение (5.1) может быть преобразовано с учетом уравнения состояния идеального газа ( ![]() ![]() где R – газовая постоянная; Т – температура; ![]() ![]() Удобным методом измерения скорости звуковых волн, является метод, основанный на измерении длинны волны ![]() ![]() ![]() ![]() Стоячие звуковые волны возникают при интерференции падающей и отраженной волн. Точки, в которых амплитуда колебаний максимальна, называется пучностями стоячей волны. Точки, в которых амплитуда колебаний равна нулю, называются узлами стоячей волны. Явление резонанса наблюдается в том случае, если длинна резонатора Ln, в котором устанавливается стоячая волна, равна целому числу полуволн ![]() Явление резонанса резко выражено в том случае, если затухание мало. В данном случае затухание обусловлено неполным отражением волн и потерями на излучение из резонатора в окружающую среду, потому оно невелико и можно считать, что период колебаний ![]() Характеристикой убыли энергии при затухании служит добротность системы ![]() Знаменатель представляет убыль энергии за период, отсчитываемый от момента времени t. Добротность может быть определена также формулой ![]() где Ne – число колебаний за время, в течении которого амплитуда колебаний уменьшается в е раз. Небольшая расстройка частоты относительно резонансной позволяет наблюдать изменение амплитуды колебаний в соответствии с амплитудно-частотной характеристикой резонатора: ![]() где А0 и ![]() ![]() ![]() Таблица №1
![]() ![]() Обработка результатов измерений. Вычисление для каждого из трех резонаторов (n=1,2,3) средних значений и доверительных погрешностей их длин. ![]() ![]() ![]() ![]() Вычисление доверительных погрешностей. Проверка на промахи. ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() В выборках промахов нет. Определение СКО: ![]() ![]() ![]() ![]() Определение СКОс ![]() ![]() ![]() ![]() Расчет доверительной погрешности ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Определение полной доверительной погрешности ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Результат ![]() ![]() ![]() Определение среднего значения длины волны ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 1. Проверка на промахи: ![]() ![]() ![]() ![]() 2. Расчет СКО: ![]() 3. Расчет СКОс: ![]() 4. Расчет доверительной погрешности: ![]() ![]() ![]() 5. Результат: ![]() ![]() Вычисление скорости звука (экспериментальной): ![]() ![]() ![]() Вычисление скорости звука (теоретическое). ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() A, дел ![]() ![]() V0, Гц ![]() Определение добротности резонатора и времени затухания. ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Вывод: В результате измерений получено экспериментальное значение скорости распространения звука в воздухе, равное ![]() ![]() |