To tylko jedna z 4 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Nr ćwiczenia
104
Data:
Wydział
Elektryczny
Semestr
II
Grupa E1
nr lab. 3
Przygotowanie:
Wykonanie:
Ocena ostateczna :
Temat: Wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu metodą badania przesunięcia fazowego Wstęp teoretyczny Rozchodzenie się dźwięku odbywa się w postaci fali mechanicznej i może mieć miejsce tylko w ośrodku sprężystym. Jeżeli pewien element ośrodka, którego cząsteczki są ze sobą wzajemnie związane, pobudzimy do drgań, wówczas energia drgań tego elementu będzie przekazywana do punktów sąsiednich i wywoływała ich drgania. Proces rozchodzenia się drgań w ośrodku nazywamy falą .Zauważmy, że w ruchu falowym cząsteczki ośrodka nie podążają za rozchodzącą się falą, lecz drgają wokół ustalonych położeń równowagi. Jeżeli kierunek drgań cząsteczek i kierunek rozchodzenia się fali są zgodne, falę nazywamy podłużną , jeżeli natomiast drgania cząsteczek odbywają się w kierunku prostopadłym do kierunku rozchodzenia się fali, falę nazywamy poprzeczną . Charakter fali rozchodzącej się w ośrodku zależy od jego własności sprężystych. Jeżeli wskutek przesunięcia jednej warstwy ośrodka względem drugiej powstają siły sprężyste dążące do przywrócenia warstwy przesuniętej do położenia równowagi, to w ośrodku mogą się rozchodzić fale poprzeczne i podłużne (na ogół ośrodkiem takim jest ciało stałe). Gdy między przesuniętymi warstwami ośrodka siły sprężyste nie występują, to w ośrodku takim mogą się rozchodzić tylko fale podłużne (tak dzieje się w cieczach i gazach).
Najczęściej spotykanym ruchem drgającym jest ruch harmoniczny , w którym wychylenie „y” zmienia się w czasie „t” według równania:
gdzie: A - amplituda, ω - częstość kołowa, ϕ o - faza początkowa
Faza początkowa ϕ o określa stan ruchu w chwili t = 0 i jest obrany w sposób dowolny. Obierając np. ϕ o = 0 przyjmujemy, że w chwili t = 0 punkt drgający przechodzi przez położenie równowagi na stronę wychyleń dodatnich. Fazę wyrażamy w jednostkach kątowych (stopniach lub radianach). Przykładowy wykres ruchu harmonicznego z zaznaczeniem niektórych faz przedstawia rysunek.
Jeżeli fala biegnie w kierunku osi „x” wówczas kolejne punkty ośrodka pobudzane są do drgań i osiągają tę sama fazę z pewnym opóźnieniem. Prędkość przesuwania się wychylenia o stałej fazie jest prędkością rozchodzenia się fali .
(…)
… . Wymienione cechy dźwięku zależą od odpowiednich parametrów falowych - amplitudy, częstotliwości, oraz zawartości drgań harmonicznych.
Prędkość rozchodzenia się fal podłużnych w ośrodku ciągłym :
E - jest modułem Younga ośrodka , jego gęstością .
Przekształcając prawo Hooke'a można napisać :
Drgania dźwiękowe rozchodzą się tak szybko , że ściskanie i rozrzedzanie gazu można uznać za przemiany adiabatyczne…
… , okresem T i długością fali
Zatem długość fali jest drogą przebywaną przez falę w czasie jednego okresu.
Fale akustyczne mogą się rozchodzić w ciałach stałych, cieczach i gazach. Fale akustyczne, których częstotliwość zawarta jest w przedziale 20 Hz do 20 000 Hz nazywamy falami słyszalnymi, gdyż wywołują one w mózgu człowieka wrażenia słuchowe.
Źródłem fali słyszalnych są drgające struny (np. skrzypce…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)