Теорія методу та опис установки

Один із методів вимірювання швидкості звуку в повітрі є метод стоячих хвиль. Стояча хвиля являє собою частинний випадок інтерференції хвиль. Вона характеризується вузлами O і пучностями П (рис. 1). Коливання у всіх точках, що лежать між вузлами, відбуваються в одній фазі, але з різними амплітудами. Відстань між двома сусідніми вузлами або пучностями називають довжиною стоячої хвилі . Очевидно, довжина біжучої хвилі: .

В даній роботі стояча хвиля утворюється в скляній трубі 1 в тій частині, яка заповнена повітрям. Висота повітряного стовпа h_n може змінюватись підняттям або опусканням стовпа води. Джерелом звуку служить телефон , підключений до звукового генератора ЗГ. Стояча хвиля утворюється внаслідок накладення біжучої хвилі і хвилі відбитої від поверхні води. При певних висотах повітряного стовпа в ньому виникає акустичний резонанс (означення резонансу дати самостійно). При розрахунках потрібно мати на увазі, що при відбиванні хвилі від більш густого середовища має місце втрата половини хвилі .

Для цього потрібно, щоб висота стовпа задовольняла умову:h_n , де .

Порядок виконання роботи

1. Вмикаємо генератор звукових сигналів і встановлюємо задану частоту ν (заносимо до таблиці 1).

2. Повільно змінюючи висоту повітряного стовпа h_n, вимірюємо відстань l між точками, в яких має місце підсилення звуку (пучності стоячої хвилі). Проводимо три вимірювання l, для кожного значення частоти  і розраховуємо середні значення l.

3. За формулою визначаємо швидкість звуку в повітрі:

₁₁=2l₁₁= ₂₁=2l₁₂=

₁₂=2l₂₁= ₂₂=2l₂₂=

₁₃=2l₃₁= ₂₃=2l₃₂=

4. Визначаємо середнє значення швидкості звуку та порівнюємо її зі значенням _т, розрахованим за формулою (2):

= =

=

5. Підраховуємо похибку вимірювань:

∆ =_ср -_т = ,

6. Результати вимірювань та розрахунків заносимо до таблиці 1:

Таблиця 1

№ з/п	ν, Гц	∆l, м	 м∙с-1	ср, м∙с-1	m, м∙с-1	δ, %
1
2
3
4
5
6

Висновок: