Методика выполнения эксперимента. 1.Подключить к установке звуковой генератор и осциллограф и подготовить их к работе, тумблеры установки поставить в положение «1»

1.Подключить к установке звуковой генератор и осциллограф и подготовить их к работе, тумблеры установки поставить в положение «1». Регулятор частоты звукового генератора установить на частоту 4 кГц.

2. Выдвинув трубу С до отказа вниз, перемещать ее вверх, пока на экране осциллографа не установиться чёткое изображение условия максимума – волновая картина максимальной амплитуды. Записать в таблицу деление шкалы, против которого при этом стоит указатель.

3. Перемещая вверх трубу С, определить по показаниям осциллографа следующие максимумы и каждый раз записывать соответствующие значения _, … деления шкалы.

4. Найти таким образом координаты всех максимумов.

Примечание: Опыты можно производить относительно минимумов.

5. Вычислить значения , равные: = n ₂ — n₁, = n ₃ — n₂ и т.д.

6. Вычислить .

7. По формуле (20) вычислить скорость звука при данной частоте, подставив _. Аналогичные опыты повторяем на частотах 5 и 6 кГц.

8. Результаты измерений и вычислений свести в таблицу.

𝝂, кГц

l 1, м

l 2, м

l 3, м

lср, м

λ,м

υi,м/с

n1

n2

l 1

n2

n3

l 2

n3

n4

l 3

9. Вычислитьсреднее значение скорости звука среднее квадратическое отклонение s и коэффициент вариации K_v по формулам, соответственно:

; (21)

где - значения скорости звука при различных частотах;

n – число исследованных частот;

, (22)

. (23)

10. Сравнить полученное экспериментально значение скорости звука с теоретическим значением. Теоретическая скорость распространения акустической волны в упругой среде жидкости или газа зависит от сжимаемости и плотности этой среды и может быть описана формулой:

, (24)

где χ – показатель адиабаты, B – удельная газовая постоянная, T – абсолютная температура газа. В сухом воздухе, содержащем 0.03 % углерода, при температуре 0^оС скорость звука равна 331.5 м/с, а с повышением температуры увеличивается и, например, при температуре 18 ^оС составляет 342,2 м/с.

11. Сделать выводы.

Контрольные вопросы

1. Что такое волновое движение, и при каких условиях оно возникает?

2. Опишите поперечные и продольные волны – их свойства и различие.

3. Охарактеризуйте особенности распространения волн в различных средах.

4. Напишите уравнение бегущей волны.

5. Какие источники колебаний являются когерентными? Какие способы получения таких источников вы знаете?

6. Что такое интерференция?

7. Где и для чего может применяться явление интерференции на практике?

8. Какое практическое значение имеет измерение скорости звука?

Литература

1. Корхов А.В., Рублёв Ю.В., Куценко А.Н. Практикум по физике. – М.: Высшая школа, 1963. – 516 с.: ил.

2. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. – М.: Наука, 1974. – 942 с.: ил.

3. Кайно Г. Акустические волны. Устройства, визуализация и аналоговая обработка сигналов. – М.: Мир, 1990 – 656 с.:ил.

4. Акустика. Справочник /Под ред. М.А. Сапожкова. – М.: Радио и связь, 1989. – 336 с.: ил.