«Измерение скорости звука в воздухе методом стоячей волны»

министерство образования и науки российской федерации новосибирский государственный университет Физический факультет Кафедра физической информатики отчет о лабораторной работе № 5.2 «Измерение скорости звука в воздухе методом стоячей волны» Измерительный практикум, 1 курс, группа 4372 Преподаватель измерительного практикума _______________ А. С. Золкин “___”__________ 2004 г. Новосибирск, 2004 г. Цель работы: определение скорости звука в воздухе методом стоячей волны. Измерения скорости звука в трубе методом стоячей волны основаны либо на измерении расстояния ∆x между соседними узлами (пучностями) волны (тогда ∆x = λ/2 и c = 2Δx·f ), либо на измерении разности двух соседних частот Δf , для которых имеет место минимум сигнала на приёмнике звука, установленном в некотором положении X0 . Оборудование: лабораторная установка для измерения скорости звука методом стоячей волны, генератор сигналов звуковой частоты (Г6-28), осциллограф (С1-83), цифровой частотомер (Ч3-35А). Задание №1 Цель: перемещая приёмник звука, измерить расстояние между узлами стоячей волны при фиксированных f и L. Из полученных измерений по формуле c = 2Δx·f рассчитать скорость звука. Идея метода измерения: амплитуда в узлах стоячей волны равна нулю. Расстояние между соседними узлами равно λ/2 , где λ длина волны. Методика измерений: измерение расстояние между узлами стоячей волны проводятся путем перемещения приёмника звука. Результаты измерений приведены в Таблице №1 и в Таблице №2. Погрешности измерений: погрешность измерения длины ΔL = 0,5 см; погрешность частотомера , где - основная относительная погрешность внешнего источника (в данном случая генератора ≈1%), fx – измеряемая частота, T = 1 сек. δс1/с1 = 0,03 + 0,01= 0,04; δс1 = 13 м/с δс2/с2 = 0,038+0,01= 0,048; δс2 = 17 м/с δс3/с3 = 0,06 + 0,01= 0,07; δс3 = 24 м/с δс4/с4 = 0,073+0,01= 0,083; δс4 = 29 м/с δс5/с5 = 0,087+0,01= 0,097; δс5 = 33 м/с Вывод: для различных частот получились разные результаты с разной точностью: f = 1 кГц м/с f = 1,5 кГц м/с f = 2 кГц м/с f = 2,5 кГц м/с f = 3 кГц м/с Наиболее точный результат удалось получить для частот 2 кГц и 3 кГц. Задание 2 Цель: перемещая отражающий поршень, измерить расстояние между узлами стоячей волны при фиксированных f и X0 . c = 2Δx·f формула для расчета скорости звука. Идея метода измерения: амплитуда в узлах стоячей волны равна нулю. Расстояние между соседними узлами равно λ/2 , где λ длина волны. Методика измерений: измерение расстояние между узлами стоячей волны проводятся путем перемещения отражающего поршня. Результаты измерений приведены в Таблице №3 и в Таблице №4. Погрешности измерений: погрешность измерения длины ΔL = 0,5 см; погрешность частотомера 1%. δс1/с1 = 0,028+0,01= 0,038; δс1 = 13,5 м/с δс2/с2 = 0,042+0,01= 0,052; δс2 = 18,3 м/с δс3/с3 = 0,058+0,01= 0,068; δс3 = 23,3 м/с δс4/с4 = 0,072+0,01= 0,082; δс4 = 28,4 м/с δс5/с5 = 0,088+0,01= 0,098; δс5 = 33,5 м/с Вывод: в ходе измерений я получила следующие результаты f = 1 кГц м/с f = 1,5 кГц м/с f = 2 кГц м/с f = 2,5 кГц м/с f = 3 кГц м/с Наиболее точно удалось измерить на частотах 2 кГц и 3 кГц. Задание 3 Цель: изменяя частоту генератора при фиксированном положении приёмника и поршня измерить частоты между соседними минимумами сигнала. формула для расчета скорости звука. Методика измерений: измерение расстояние между узлами стоячей волны проводятся путем изменения частоты генератора и измерения разности частот между соседними минимумами сигнала. Результаты измерений: Все измерения приведены в Таблице №5. Для X0 =36 см; L = 68 см м/с Погрешности измерений: Стандартная ошибка: м/с м/с Вывод: скорость звука c = (328±21) м/с Обсуждение результатов: полученные данные отличаются от табличных из-за условий проведения эксперимента. Скорость звука зависит от температуры: , где , (молек. вес) Общий вывод: наиболее удачным оказался второй способ измерения, для частоты 2 кГц были получены самые точные результаты с наименьшей погрешностью м/с. Приложение: Таблица №1. Расстояние между узлами при фиксированных f и L Частота f (кГц) Расстояние X от источника до приёмника (см) Расстояние Δx между узлами (см) 1 5; 25; 43; 62; 72 20; 18; 19; 10 1,5 5; 19; 30; 42; 54,5; 66; 75 14; 21; 12; 12,5; 11,5; 9 2 9; 18,5; 27; 36; 45; 53,5; 62; 70,5; 76,5 9,5; 8,5; 9; 9; 8,5; 8,5; 8,5; 6 2,5 9; 16,5; 23; 30; 37; 44; 51; 57,5; 63,5; 71,5 7,5; 6,5; 7; 7; 7; 7; 6,5; 6; 7 3 3,5; 8,5; 15; 20,5; 26,5; 32; 38; 43,5; 49; 55; 60,5; 66,5; 72 5; 6,5; 5,5; 6; 5,5; 6; 5,5; 5,5; 6; 5,5; 6; 5,5 Таблица №2. Скорость звука и стандартная ошибка Частота f (кГц) ci (м/с) (м/с) 1 400; 360; 380; 200 335 45,7 1,5 420; 330; 360; 375; 345; 270 350 20,4 2 380; 340; 360; 360; 340; 340; 340; 240 337,5 14,9 2,5 375; 325; 350; 350; 350; 350; 325; 300; 400 347,2 9,7 3 300; 390; 330; 360; 330; 360; 330; 330; 360; 330; 360; 330 342,5 6,9 Таблица №3. Расстояние между узлами при фиксированных f и X0 Частота f (кГц) Расстояние L от источника до поршня (см) Расстояние Δx между узлами (см) 1 60,5; 42; 25 18,5; 17 1,5 65; 54; 42; 29,5; 18 11; 12; 12,5; 11,5 2 68; 59,5; 51; 42; 33,5; 25; 16,5 8,5; 8,5; 9; 8,5; 8,5; 8,5 2,5 71; 64; 57,5; 50,5; 43,5; 36,5; 29,5; 22,5; 15,5 7; 6,5; 7; 7; 7; 7; 7; 7 3 72; 66,5; 61; 55; 49,5; 44; 38; 32,5; 26,5; 21; 15 5,5; 5,5; 6; 5,5; 5,5; 6; 5,5; 6; 5,5; 6 Таблица №4. Скорость звука и стандартная ошибка Частота f (кГц) ci (м/с) (м/с) 1 370; 340 355 25 1,5 330; 360; 375; 345 352,5 9,7 2 340; 340; 360; 340; 340; 340 343,3 3,3 2,5 350; 325; 350; 350; 350; 350; 350; 350 346,9 3,1 3 330; 330; 360; 330; 330; 360; 330; 360; 330; 360 342 4,9 Таблица № 5. Частоты между соседними минимумами сигнала и расчетные значения скорости звука fi (кГц) 0,896; 1,445; 1,933; 2,455; 2,886; 3,413; 3,902; 4,443; 4,964; 5,501 Δ fi (кГц) 0,549; 0,488; 0,522; 0,431; 0,527; 0,489; 0,541; 0,521; 0,537 ci (м/с) 351,4; 312,3; 334,1; 275,8; 337,3; 312,9; 346,2; 333,4; 343,7

Похожие:

	Контурный Анализ Пульса и PulseTrace pwv Компактный настольный прибор со встроенным цветным монитором и термопринтером, позволяющий произвести измерение скорости пульсовой...		Тренировочный тест по медицинской и биологической физике Определите длину звуковой волны, если период колебаний источника 2 мс, а скорость распространения звука в воздухе – 340 м/с : 1 0,17...
	Урок физики в 9 классе Тема урока: «Звук. Источники звука» «Механические колебания и волны. Звук»; сформировать понятия: звук, источники звука, звуковые волны; объяснить причинно- следственную...		Тема: Распространение звука. Звуковые волны. Скорость звука. Цель урока Обучающая: закрепление понятий звуковые колебания, звук, распространение и отражение звука посредствам решения качественных, количественных...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... «Механические колебания и волны. Звук», на котором продолжается формирование понятия механическое колебание, формируется представление...		Красноярский край Шарыповский район. Громкость и высота звука. Эхо Слуховые ощущения, которые у нас вызывают различные звуки, во многом зависят от амплитуды звуковой волны и её частоты. Амплитуда...
	Программа мероприятия Танцевать с ветром на бешеной скорости зависать в воздухе, играя с гравитацией		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... ...
	Оао «Концерн «цнии «электроприбор», Санкт-Петербург Целью работы является разработка бесконтактного ультразвукового измерителя, работающего относительно подстилающей поверхности, производящего...		Решение заданий из №128, 129 у доски по схеме ...
	Структура и динамика дальневосточных морей россии и Лазерный деформограф, лазерный нанобарограф, лазерный измеритель вариаций давления гидросферы, лазерный гидрофон, собственные колебания...		Урок по физике для 9 класса Тема: «Звуковые волны» Образовательная: систематизировать и углубить знания учащихся о механических волнах; формирование знаний о физических (амплитуда,...
	Урок по физике и биологии Тема: «Звуковые волны» Образовательная: сформировать у учащихся понятие «звук»; познакомить с характеристиками звука; научить различать звуки по громкости,...		Урок: Скорость,время,расстояние Учитель: Рогозина М. А. Тема: «Длина... Цель: учить определять скорость движения; формировать умение выбирать верные записи скорости; совершенствовать умение переводить...
	Урока: Скорость. Единицы скорости. Задачи урока Дать обучающимся систему первоначальных знаний о скорости движения материального тела		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Звук – волна, распространяющаяся в различных средах с непрерывно меняющейся интенсивностью и частотой. Чем больше интенсивность звука,...