вырождается в отрезок, расположенный в первом и третьем квадранте. Расстоя-
ние между источником и приёмником звука при этом равно длине волны звука в воздухе.
7.Рассчитать длину звуковой волны l как разность положений источника и приём- ника звука по шкале (7) (выразить в метрах). При этом положение источника сни- мать по вертикальной риске, нанесённой на его боковую поверхность, а положение приёмника — по вертикальной плоскости микрофона.
8.По формуле υ = l×n , где l — длина звуковой волны (м), а n — частота гене- ратора (Гц), рассчитать значение скорости звука в воздухе.
9.Ручкой «плавно» изменить частоту генератора приблизительно на 100 — 150 Гц и повторить пункты 6-8. Провести не менее пяти таких измерений скорости звука.
10.По формулам
|
|
|
|
|
n |
(υ - υ |
|
)2 |
|
1 |
n |
|
|
å |
cp |
||
υср = |
υ |
, Dυ = 2,78× |
i=1 |
i |
|
|||
|
å |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
||||
|
n i=1 |
i |
|
|
n(n - 1) |
|
||
|
|
|
|
|
||||
(где n = 5 — число измерений) определить среднее значение скорости звука в воздухе υср и абсолютную погрешность Dυ измерений.
11.Вычислить относительную погрешность по формуле e = (Δυ/υср)×100 % 12. Результаты оформить в виде таблицы :
N |
νi (Гц) |
λi (м) |
υ i (м/c) |
υср (м/c) |
Δυ (м/c) |
ε,% |
опыта |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
Задание 2. Определение скорости звука в металлическом стержне.
1.Тумблер переключения рода работы «воздух-металл», расположенный на задней панели прибора, установить в положение «металл».
2.Переключатель частотных диапазонов kHz установить в положение «1,5 — 9,5».
3.Ручками регулировки частоты «Грубо» и «Плавно» установить по индикатору частоту генератора приблизительно 8000 Гц.
5.Ручкой «Рег. выхода» установить на экране осциллографа достаточный для наблюдения устойчивый сигнал в виде эллипса.
6.Изменяя частоту генератора ручкой «Плавно», добиться максимального раз- мера эллипса.
7.Определить по индикатору частоту колебаний и учитывая, что при возникно-
вении стоячей волны длина волны равна удвоенной длине стержня λ = 2l, по
13
формуле u = 2l×n вычислить скорость звука в металлическом стержне (длина стержня l = 0,3 м ). Записать полученные результаты и показать преподавателю.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1.Дайте понятие колебаний, гармонических колебаний. Запишите уравнение гармонического колебания.
2.Что называется амплитудой, периодом и частотой колебаний ?
3.Что называется волной ? Какие волны называются продольными и попереч- ными ? Что называется длиной волны ?
4.Что называется фронтом волны, волновым полем, лучами ?
5.Получите уравнение плоской монохроматической волны.
6.Какова природа звуковых волн ? Какие колебания называются инфра- и ульт- развуковыми? От каких физических величин зависит скорость звука в воздухе ?
7.Чем характеризуется высота и качество звука? Что называется интенсивно- стью звуковой волны и уровнем громкости?
8.Рассмотрите вопрос сложения двух взаимно-перпендикулярных гармониче- ских колебаний и выведите уравнение эллипса как простейшей фигуры Лисса-
жу. Рассмотрите частные случаи, возникающие при сдвиге фаз ϕ = 0 и ϕ = π2 .
9. Каков принцип измерения скорости звука в воздухе и металлическом стерж- не, используемый в данной работе ?
14