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 х5, м t°, c  а 0,01 0,1 0,34 0,45 0,53 15,5  б 0,01 0,09 0,16 0,305 0,48   в 0,025 0,19 0,23 0,44 0,57   г 0,065 0,155 0,245 0,33 0,46   Таблиця 2 клавіша L1 м L2 м L3 м L4 м L м Δ L1 м Δ L2 м Δ L3 м Δ L4 м Δ L м υ Гц δ υ %  а 0,09 0,24 0,11 0,08 0,13 0,04 0,11 0,02 0,05 0,055 1313,6 1%  б 0,08 0,07 0,145 0,175 0,1175 0,0375 0,0475 0,0275 0,1633 0,023 1452,3 0,9%  в 0,165 0,04 0,21 0,13 0,1362 0,0287 0,0962 0,0737 0,0063 0,051 1252,4 1.3%  г 0,09 0,09 0,085 0,13 0,0987 0,0087 0,0087 0,0137 0,0312 0,016 1728,1 1%   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