Опис установки

Схема установки для визначення швидкості звуку методом інтерференції зображена на рис.4. До стіни нерухомо прикріплена вигнута труба В, в яку зверху входить подібна їй труба С меншого діаметра. Трубу С можна всувати в трубу В та висувати. В лівому коліні труби зроблено отвір О, через який вона з'єднується за допомогою гумової трубки К з телефоном Т, який підключено до звукового генератора ГНЧ. Цей генератор являє собою електронний прилад, що збуджує синусоїдальний змінний струм, частоту останнього можна змінювати в межах від 500... 1500 Гц. На лицьовій панелі звукового генератора знаходяться три рукоятки:

Z₁ - перемикач діапазонів частот,

Z₂ - рукоятка для регулювання гучності звуку (амплітуди коливань),

Z₃ - рукоятка плавного настроювання на частоту.

Змінний струм, що збуджується генератором, проходить через котушки телефону Т, внаслідок чого його мембрана почне коливатись.

Звукові хвилі, які розповсюджуються вздовж труби, попадають у прилад Квінке та розгалужуються: частина їх розповсюджується вздовж коротшого коліна, частина - вздовж довшого. Далі ці хвилі знов сходяться біля отвору Р. Для того, щоб збільшити точність вимірів, установка обладнана мікрофоном, що розташований в точці збігу звукових хвиль Р. Мікрофон з'єднаний з входом підсилювача. На лицьовій панелі підсилювача розташований стрілковий прилад, покази якого дозволяють чітко спостерігати максимуми та мінімуми інтерференції.

Оскільки звукові хвилі утворилися одним джерелом, то вони будуть когерентними. Тому внаслідок інтерференції в отворі Р в залежності від різниці ходу розповсюдження хвиль за допомогою індикатора будемо спостерігати максимум та мінімум інтерференції.

Якщо ми будемо всувати чи висувати трубу С, то можна добитися того, щоб різниця ходу хвиль була рівна парному числу півхвиль, тоді в отворі Р отримаємо максимум інтерференції. При цьому на індикаторі ми спостерігаємо максимальне відхилення стрілки від нуля. При непарному числі півхвиль отримаємо мінімум інтерференції. Таким чином, можемо визначити довжину звукової хвилі, якщо будемо знати на скільки перемістився покажчик на трубі при переході від одного максимуму до другого.

Позначимо через d відстань, на яку перемістився покажчик при переході від одного максимуму до другого. Тоді для першого максимуму(16)

а для другого

Оскільки при зміщенні покажчика N на величину l довжина шляху по верхній трубі збільшилась на 2l, то d₂ = d₁ + 2l, звідки

Отже, λ = 2l.

Якщо підставимо значення λ в формулу (5), одержимо вираз для визначення швидкості звуку в повітрі:

υ = 2lv. (17)

Хід роботи

1. Ввімкнути генератор ГНЧ тумблером "Сеть".

2. Заглибити кнопку "х10" та ручкою "Частота Гц" встановити частоту звуку 1000 Гц.

3. Ввімкнути підсилювач тумблером "ВКЛ", що розташований на лицьовій панелі підсилювача. Ручкою "Чувствительность" стрілку приладу виставити в середнє положення.

4. Переміщувати трубу С, визначити за положенням стрілки та покажчика n точне положення максимумів та мінімумів інтерференції. Записати поділку шкали, проти якої при цьому стоїть покажчик n.

5. Записати положення всіх максимумів.

6. Вимірювання повторити для частот 800 і 1200 Гц.