Проведение эксперимента

Приборы и принадлежности:

• Лабораторная установка.

• Звуковой генератор.

• Термометр.

1. Включите звуковой генератор. Установите на генераторе заданную преподавателем частоту колебаний . Поршень в трубе установите в крайнее правое положение.

2. Медленно передвигая поршень влево, зафиксируйте момент максимального звучания. Произведите по линейке отсчет положения поршня h₁.

3. Продолжайте двигать поршень, производя отсчеты положений h₂, h₃ и h₄, соответствующих последующим пучностям стоячей волны.

4. Выполните аналогичные измерения при перемещении поршня в обратном направлении, а затем снова в прямом.

5. Измерьте температуру воздуха Tв лаборатории. Все результаты занесите в таблицу измерений (в системе СИ).

Обработка результатов

1. Вычислите λ₁2(<h₂><h₁>), λ₂2(<h₃><h₂>), λ₃2(<h₄><h₃>) и определите среднее арифметическое значение длины волны <λ>. По значению <λ> с помощью формулы (20) найдите величину скорости звука в воздухе.

2. Определите погрешность скорости звука V_в:

, (21)

где λ – среднее значение длины волны;  - погрешность частоты, равная половине цены деления шкалы генератора;  - погрешность длины волны. Погрешность длины волны находится как средняя квадратичная, с учетом коэффициент Стьюдента t_N():

,

здесь λ_i– значение длины волны в i – м опыте, N  3 – число опытов.

3. Округлите погрешность и результат и запишите их стандартном виде (единица измерения).

4. По формуле (16) определите величину γ для воздуха, приняв μ  2910^3 кг/моль.

5. Используя результаты измерений, запишите уравнение звуковой волны, параметры которой вы определи, считая амплитуду волны заданной и равной амплитуде давления Δp₀.

Таблица измерений

№ опыта i	h1 (м)	h2 (м)	h3 (м)	h4 (м)	 (Гц)	Т (К)
1
2
3
Средние значения	<h1>	<h2>	<h3>	<h4>

Контрольные вопросы и задания

1. Что такое звук?

2. Запишите уравнение звуковой волны.

3. Какие колебания (поперечные или продольные) могут распространяться в газах и жидкостях?

4. Зависит ли скорость звука от давления газа?

5. Зависит ли скорость звука от частоты?

6. Как связана скорость волны с упругостью среды?

7. Почему можно применить уравнение адиабатического процесса к газу, в котором распространяется звуковая волна?

8. Объясните возникновение стоячих волн.

9. Выведите формулу погрешности скорости звука (21).

Литература

1. Курс физики: Учебник для вузов. Т.1./Под ред. В.Н. Лозовского. – СПб.: Издательство «Лань», 2000.

2. Савельев И.В. Курс физики. Т.1. М.,1989.

3. Трофимова Т.И. Курс физики: Учебное пособие для вузов. – М.: Высшая школа, 5-е изд., 1998.

9