To tylko jedna z 7 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
LABORATORIUM FIZYCZNE
TEMAT: Pomiar prędkości dźwięku w powietrzu. Wstęp teoretyczny Drgające ciało umieszczone w ośrodku sprężystym jest źródłem zaburzenia. Zaburzenie to rozprzestrzenia się w tym ośrodku dzięki sprężystości ośrodka ( sprężystość liniowa, objętościowa lub postaciowa ). Temu zjawisku towarzyszy przenoszenie energii i pędu przez cząsteczki bez przemieszczania ich średnich położeń. Zjawisko to nazywamy falą mechaniczną lub akustyczną.
Zaburzenie jest funkcją czasu i położenia:
Dla fali rozchodzącej się w przestrzeni równanie falowe wygląda następująco:
gdzie: Δ - operator Laplace'a.
Klasyczne równanie falowe nie precyzuje, z jakimi zaburzeniami mamy do czynienia. Najczęściej są to fale harmoniczne. Ze względu na kształt powierzchni falowej mogą to być fale:
kuliste
płaskie
walcowe i inne.
Dla fali płaskiej zaburzenie w punkcie x i czasie t wynosi:
gdzie: ξ m - amplituda zaburzenia
λ - długość fali
k - liczba falowa
ω - częstość kołowa ( pulsacja ).
W przypadku rzeczywistym amplituda jest funkcją odległości od źródła, a pochłanianie fali jest zależne od wielu czynników.
Prędkość fali zależy od własności sprężystych ośrodka. Zapoczątkowane zaburzenie przez jakieś ciało znajdujące się w gazie, powoduje wzrost gęstości i sprężenie gazu. Cząsteczki znajdujące się w obszarze o większej prężności ( i gęstości ), wychodząc z niego, przekazują pęd cząsteczkom z sąsiedniego obszaru o mniejszej gęstości. Aby powstała fala akustyczna, odległość między sąsiednimi obszarami o różnej gęstości musi być znacznie większa od średnicy drogi swobodnej.
Zjawiska fizyczne związane z propagacją fali akustycznej w gazie powinny spełniać następujące warunki:
ruch gazu wywołuje zmianę gęstości
zmiana gęstości odpowiada zmianie ciśnienia
nierównomierny rozkład ciśnienia wywołuje ruch gazu.
Wyrażenie na prędkość dźwięku w gazie :
jest wykładnikiem w równaniu przemiany adiabatycznej .
(…)
…) i przesuwając mikrofon szukamy maksymalnej amplitudy fali powstałej ze złożenia fali emitowanej przez mikrofon i odbitej (f2). Następnie nie zmieniając położenia mikrofonu szukamy dwóch częstotliwości (f1 i f3 takich że: f1<f2<f3) przy których występuje rezonans akustyczny. Wykonujemy pięć pomiarów dla różnej częstotliwości f2.
Tabela pomiarowa 1.
Temperatura otoczenia = 20oC
Odległość
l[cm]
Częstotliwość [Hz…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)