To tylko jedna z 3 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
1 Ćwiczenie 11 Wyznaczanie długości oraz częstotliwości fali akustycznej I. Zagadnienia do samodzielnego opracowania 1. Fale mechaniczne - równanie fali, rodzaje fal. 2. Zjawisko superpozycji fal - interferencja fal, fala stojąca. II. Wprowadzenie Rozchodzenie się fal mechanicznych (w tym przypadku akustycznych) w ośrodkach sprężystych i możliwości ich wzajemnego oddziaływania zostały wykorzystane do pomiarów długości tych fal i częstotliwości, z jaką drga wysyłające je źródło. Źródłem fal mechanicznych w ćwiczeniu jest membrana głośnikowa pobudzona do drgań generatorem RC . Powietrze w rurce, zamknięte w dolnej części słupem wody, spełnia rolę falowodu fali akustycznej. Wysokość słupa powietrza w falowodzie można regulować zmieniając poziom zamykającej go wody. W słupie powietrza pod wpływem drgań pochodzących od źródła zewnętrznego powstaje fala stojąca, jako wynik interferencji fali pierwotnej i fali odbitej od zamkniętego końca rury. Prześledźmy powstawanie węzłów i strzałek fali stojącej, czyli miejsc, w których występuje wygaszenie i wzmocnienie fali stojącej. Jeżeli odbicie następuje od przeszkody, która ma dużą bezwładność (w tym przypadku woda), to amplituda fali stojącej w tym punkcie powinna być równa zeru. Zgodnie z równaniem (1) ( ) 4 4 4 4 3 4 4 4 4 2 1 4 4 4 3 4 4 4 2 1 1 1 2 1 max . . 2 sin 2 cos 2 + − − + = + = ϕ ∆ ω ϕ ∆ x x k t kx y y y y odb bieg (1) człon (2) powinien być równy zeru, czyli: 0 2 cos 1 = + ϕ ∆ kx (2) Interesuje nas najpierw sytuacja, jaka powstaje w punkcie odbicia, czyli gdy 0 x1 = , wówczas równanie (2) przyjmie postać: 0 2 cos = ϕ ∆ , czyli π ϕ ∆ = Wniosek : Fala odbija się w tym przypadku w fazie przeciwnej w stosunku do fali padającej i w miejscu odbicia powstaje węzeł. Amplituda fali stojącej przyjmuje wówczas postać: + 2 cos 2 1 max π kx y Szukamy punktów, w których powstają następne węzły: 0 2 cos 1 = + π kx , czyli ( ) 2 1 2 2 1 π π + = + n kx stąd: 2 1 λ n x = (3a) 2 gdzie: n= 1, 2, 3........, λ π 2 = k - liczba falowa Poszukajmy punktów, w których występuje maksymalne wzmocnienie, te punkty
(…)
… w zależności od warunków akustycznych
panujących na pracowni i od czułości słuchu wykonujących ćwiczenie. Zazwyczaj
wykorzystuje się napięcie wyjściowe nie większe niż 3 V .
3. Od prowadzącego ćwiczenia należy uzyskać informację, dla jakiej częstotliwości
f gen należy wyznaczyć długość fali akustycznej.
4. Za pomocą specjalnego pokrętła znajdującego się przy rurce szklanej ustawić lustro
wody na takim…
… długość fali dla wszystkich pomiarów:
λi =
λśr =
(6)
λ1 + λ2 + λ3 + λ4 + λ5
(7)
5
Z równań (4) i (5) wyznaczamy prędkość fali w powietrzu dla danej temperatury
T panującej w pomieszczeniu oraz średnią wartość częstotliwości fali.
Błąd częstotliwości fali wyznaczamy np. metodą różniczki zupełnej uprzednio
wyznaczając błędy pomiaru długości.
λśr
3λśr
5λ
− l2i
+ śr − l3i
4
4
4
max
max
max
∆lmax =
3
Wyniki…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)