Міністерство освіти і науки України
Національний Університет „Львівська політехніка”
Кафедра Фізики
Звіт
Про виконання
лабораторної роботи № 18
Тема: 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.
Вимірювальний пристрій
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 генератором(4). Генератор прикріплюється до електричної мережі і вимикається клавішею (6), а зміну частоти сигналу, що подається на телефон, здійснюються клавішами (а,б,в).
Розрахункові формули :
ξ= 2А coskx cosωt
де 2 = Аст – амплітуда стоячої хвилі
А – амплітуда падаючої хвилі
k= – хвильове число
λ – довжина падаючої хвилі
ω – циклічна частота коливань
Послідовність виконання роботи :
Виміряти температуру повітря і записати результат у табл. 1.
Під’єднати генератор до електричної мережі з напругою 220 В.
Натиснути клавішу 6, ввімкнути генератор.
Для отримання коливань з частотою натиснути одну з клавіш перемикача частот (а,б,в).
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 хn, де n=1,2,3,4).
За формулою (4) розрахувати величини:
L1=x2 – x1 L2=x3 – x2 L3=x4 – x3
і визначити середнє значення довжини стоячої хвилі як :
(L1 + L2 + L3)
Розрахувати абсолютну похибку величини L як :
ΔL= (ΔL1 + ΔL2 + ΔL3)
де ΔL1= L– L1
Результати розрахунків, проведених в пунктах 6 і 7 записати у таблицю 2.
Вмикаючи по черзі інші клавіші перемикача (а,б,в), повторити дії, значення у пунктах 4-8.
За формулою (7) розрахувати частоти звуку 1, 2, 3, які відповідають клавішам : а, б, в, і записати результати у табл. 2.
Визначити похибки отриманих значень частот і записати їх у таблицю 2.
Таблиці результатів і вимірювань
Таблиця 1
Клавіша
х1, м
х2, м
х3, м
х4, м
t°, c
а
0,093
0,106
0,260
0,366
17°
б
0,084
0,209
0,256
0,413
Таблиця 2
клавіша
L1 м
L2 м
L3 м
L м
Δ L1 м
Δ L2 м
Δ L3 м
Δ L м
υ
Гц
Δυ
Гц
δ υ
%
а
0,013
0,154
0,106
0,091
0,078
0,063
0,015
0,052
1824
б
0,125
0,047
0,157
0,110
0,015
0,063
0,047
0,042
1509
Висновок : на даній лабораторній роботі я навчився визначати частоту звукових коливань методом стоячої хвилі. 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:
ξ= 2А coskx cosωt
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. Розташування вузлів визначається з умови:
2А cos kx = 0
Отже, при значеннях хn, які задаються формулою між мембраною і поршнем вкладається непарна кількість чвертей довжин хвиль. Різниця відстаней між двома сусідніми вузлами чисельно дорівнює довжині стоячої хвилі. Врахувавши зв’язок між довжинами падаючої і стоячої хвиль для частоти звуку одержуємо розрахункову формулу:
Підпис студента
Оцінка за виконану роботу
Допуск Виконання Захист
Дата, оцінка Дата, оцінка Дата, оцінка
Прізвище та
підпис викладача