29. В тех точках, где

, , (7)

амплитуда достигает максимального значения А_с=2А. Эти точки называются пучностями стоячей волны. В тех точках, где

, (8)

амплитуда колебаний обращается в ноль. Эти точки называются узлами стоячей волны.

Из условий (7) и (8) получается значения координат пучностей и узлов:

; (9)

Точки среды, находящихся в узлах, колебаний не совершают. Из (9) следует, что расстояние между соседними пучностями, как и расстояние между соседними узлами, равно λ/2. Пучности и узлы сдвинуты друг относительно друга на четверть длины волны.

Множитель при переходе через нулевое значение меняет знак. Поэтому фазы колебаний по разные стороны узла, отличаются на π, т.е. все точки, лежащее по разные стороны от узла колеблются в противофазе (рис.1). Все точки, заключённые между двумя соседними узлами, колеблются синфазно (в одной фазе, но с разными амплитудами).

В отличии от бегущей волны, в стоячей волне отсутствует перенос энергии. Это проявляется и в том, что положение узлов и пучностей со временем не меняется, поэтому и волны называются стоячими. Отсутствие переноса энергии является следствием того, что образующие эту волну прямая и обратная волны переносят энергию в равных количествах, но в противоположных направлениях.

Колебательное движение упругой среды при частоте колебаний в пределах от 20 до 20000Гц воспринимается нашим ухом, как ощущение звука. Колебания с частотой большей или меньшей частоты звуковых колебаний с физической точки зрения ничем специфическим не отличается от звуковых колебаний, различие лишь в физиологическом воздействии. Поэтому в физике понятие “звуковые колебания ”имеет более широкий смысл: оно охватывает все упругие колебания, распространяющиеся в виде волнового процесса в газах, жидкостях и твёрдых телах. Упругие колебания с частотой выше 20000Гц называется ультразвуками, а колебание с частотой ниже 20Гц-инфразвуком.

Для определения скорости распространения звуковых волн Кундт воспользовался стоячими волнами.

2.Описание установки

Установка представляет собой генератор звуковых импульсов (рис.2), к которому с помощью микродинамика 3 присоединяется металлическая трубка 1 с устройством для прослушивания звука 2.

Генератор может подавать на динамик синусоидальные электрические колебания заданной частоты. Эти колебания динамик преобразует в звуковые. В трубке может перемещаться шток с поршнем с помощью рукоятки 4. Звуковая волна, отражаясь от поршня, создаёт стоячую волну. Перемещая поршень, можно ощущать усиление звука (в пучностях) и гашение (в узлах). Расстояние между соседними пучностями равно половине длины волны, что при расчете скорости звука необходимо учитывать.

2

Генератор звуковых импульсов

4

3

1

рис. 2

3. Порядок выполнения работы

1. От звукового генератора на динамик подают сигналы заданной частоты. Перемещают поршень до появления условного нулевого максимума звука. Отмечают это положение.

2. Плавно перемещают поршень и подчитывают несколько максимумов звука. Перемещение прекращают на одном из максимумов.

3. Если было пройдено n максимумов (не считая нулевого) на расстоянии , то длина волны. Скорость звука при данной температуре воздуха находят по формуле

, (10)

где ν- частота звука.

4. Опыт проводят для нескольких частот ν. Из всех найденных значений υ берут среднее.