Визначення частоти звукових коливань методом стоячої хвилі

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
ІКТА
Факультет:
ФМ
Кафедра:
Кафедра фізика

Інформація про роботу

Рік:
2015
Тип роботи:
Лабораторна робота
Предмет:
Фізика напівпровідників та діелектриків
Група:
БІ 11

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

Національний університет «Львівська політехніка» Інститут комп’ютерних технологій, автоматики та метрології Кафедра Фізики  З В І Т Лабораторна робота № 18 «Визначення частоти звукових коливань методом стоячої хвилі» Мета роботи Визначення частоти звукових коливань. Прилади та обладнання Скляна трубка, міліметрова лінійка, поршень, телефон, генератор низькочастотних коливань. Опис вимірювального пристрою Всередині скляної трубки (1), закріпленої на підставках (2), може переміщатися поршень (3). Один кінець трубки закриває джерело звуку – телефон (5). Положення лівого краю поршня, тобто відстань між мембраною телефона і поршнем визначають міліметровою лінійкою, прикріпленою до трубки (1). Живлення телефона здійснюється низькочастотним ґенератором (4); ґенератор під’єднують до електричної мережі і вмикають клавішею (6), а зміну частоти сигналу, що подається на телефон, здійснюють клавішами (а, б, в). Виведення розрахункової формули Звукова хвиля збуджується мембраною телефона (5) і розповсюджується у повітрі в об’ємі трубки (1). Дійшовши до поршня, хвиля відбивається і в результаті накладання відбитої хвилі з падаючою утворюється стояча хвиля. Як відомо, рівняння стоячої хвилі записується у вигляді: = 2A cos kx cosωt, (1) де 2(Acos kx(= Аст– амплітуда стоячої хвилі, А ( амплітуда падаючої хвилі, k=2π(λ( хвильове число, λ ( довжина падаючої хвилі, ω ( циклічна частота коливань. Пересуваючи поршень вздовж трубки, спостерігаємо зміну гучності звуку. Максимальною сила звуку буде тоді, коли біля поверхні мембрани телефона утворюється пучність, а біля поверхні поршня – вузол стоячої хвилі (див. рис.2). Розташування вузлів визначається з умови: 2Acoskx = 0. (2) Звідси kx=(2n–1)(π /2), а, враховуючи що k=2π(λ , для координат вузлів отримаємо вираз: x = (2n–1)(λ (4) = xn , (3) де n = 1,2,… Отже, при значеннях xn, які задаються формулою (3) (звучання повітряного стовпа максимальне) між мембраною і поршнем вкладається непарна кількість чвертей довжин хвиль (див.рис.2). Різниця відстаней між двома сусідніми вузлами чисельно дорівнює довжині стоячої хвилі: xn+1 – xn = L = λст . (4) Частота звукових коливань ν зв’язана з довжиною хвилі λ співвідношенням: ν = vt /λ, (5) де vt(швидкість поширення звуку в повітрі при температурі досліду. Відомо, що: vt = vo , (6) де v0 ( швидкість поширення звуку у повітрі при температурі t=00, α( температурний коефіцієнт розширення газів. Врахувавши (6), а також зв’язок між довжинами падаючої і стоячої хвиль (λ=2λст=2L ), для частоти звуку одержуємо розрахункову формулу: ν =  . (7) Послідовність виконання роботи 1.Виміряти температуру повітря і записати її у Табл. 1. 2.Під’єднати ґенератор коливань до електромережі з напругою 220 В. 3.Натиснувши клавішу 6, увімкнути ґенератор . 4.Для отримання коливань з частотою ν1 натиснути одну з клавіш перемикача частот (а, б, в). 5.Пересуваючи поршень з крайнього лівого положення вправо, виміряти і записати у Табл.1 відстані між мембраною телефона і лівим краєм поршня, для яких гучність звуку – максимальна (тобто визначити і записати координати вузлів xn, де n = 1, 2, 3, 4 ). (Див. рис. 2) 6. За формулою (4) розрахувати величини: L1 = x2 – x1 , L2 = x3 – x2 , L3 = x4 – x3 і визначити середнє значення довжини стоячої хвилі, як: . 7.Розрахувати абсолютну похибку величини L, як:  де ΔL1 = ( L – L1( , ΔL2 = ( L – L2 ( , ΔL3 = ( L – L3 ( . 8.Результати розрахунків, проведених в п.6,7, записати у Табл.2. 9.Вмикаючи по черзі інші клавіші перемикача (а, б, в), повторити дії, зазначені у пунктах 4 – 8. 10.За формулою (7) розрахувати частоти звуку ν1, ν2, ν3, які відповідають клавішам: а, б, в і записати одержані значення у Табл.2. 11.Визначити похибки отриманих значень частот і записати їх у Табл.2. швидкість звуку в повітрі при температурі t=00 C v0 = 332 м/с, температурний коефіцієнт розширення газів  = 0,00366 град-1 Таблиці результатів вимірювань і розрахунків Таблиця 1 клав. x1, мм x2, мм x3, мм x4, мм t0 C  а       б       в        Таблиця 2 клав. L1,мм L2,мм L3,мм L, мм ΔL1мм ΔL2мм ΔL3мм ΔL,мм ν, Гц Δν, Гц δν, %  а             б             в             
Антиботан аватар за замовчуванням

21.04.2018 18:04-

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, увійдіть або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Маєш корисні навчальні матеріали, які припадають пилом на твоєму комп'ютері? Розрахункові, лабораторні, практичні чи контрольні роботи — завантажуй їх прямо зараз і одразу отримуй бали на свій рахунок! Заархівуй всі файли в один .zip (до 100 МБ) або завантажуй кожен файл окремо. Внесок у спільноту – це легкий спосіб допомогти іншим та отримати додаткові можливості на сайті. Твої старі роботи можуть приносити тобі нові нагороди!
Нічого не вибрано
0%

Оголошення від адміністратора

Антиботан аватар за замовчуванням

Подякувати Студентському архіву довільною сумою

Admin

26.02.2023 12:38

Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!