Міністерство освіти і науки України
Національний Університет „Львівська політехніка”
ІКТА
Кафедра ЗІ
Звіт
Про виконання
лабораторної роботи № 18
Тема: Визначення частоти звукових коливань методом стоячої хвилі
Львів 2011
Мета роботи: Визначення частоти звукових коливань.
Прилади і матеріали Скляна трубка, міліметрова лінійка, поршень, телефон, генератор низькочастотних коливань.
Виведення розрахункових формул:
L1=x2 – x1 L2=x3 – x2 L3=x4 – x3
(L1 + L2 + L3)
ΔL= (ΔL1 + ΔL2 + ΔL3)
де ΔL1= L– L1
ξ= 2А coskx cosωt
де 2A = Аст – амплітуда стоячої хвилі
А – амплітуда падаючої хвилі
k= – хвильове число
λ – довжина падаючої хвилі
ω – циклічна частота коливань
Фізичні величини які вимірюються прямим способом:
- пересуваючи мембраною з крайнього лівого положення праворуч, виміряти і записати у таблиці відстані між мембраною телефона і лівим краєм поршня , визначити і записати координати вузлів де n=1,2,3,4
Основні характеристики технічних засобів вимірювання:
Всередині скляної трубки, закріпленої на підставках, може переміщатися поршень. Один кінець трубки закриває джерело звуку – телефон. Положення лівого краю поршня, тобто відстань між мембраною телефона і поршнем, визначають міліметровою лінійкою, прикріпленою до трубки. Живлення телефона здійснюється низькочастотним генератором. Генератор прикріплюється до електричної мережі і вимикається клавішею , а зміну частоти сигналу, що подається на телефон, здійснюються клавішами (а,б,в).
Таблиця результатів вимірювання:
Таблиця 1
Клавіша
х1, м
х2, м
х3, м
х4, м
t°, c
а
0,800
8,700
16,900
24,900
18
б
2,300
13,100
23,500
34,500
18
в вввс
1,500
12,300
23,300
34,700
18
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
а
7,90
8,20
8,00
7,23
0,67
0,97
0,77
0,72
23,70
б
10,80
10,40
11,00
9,96
0,84
0,44
1,40
0,70
17,20
в
10,70
11,00
11,40
9,93
0,77
1,07
1,47
0,99
17,25
Висновок: на даній лабораторній роботі я навчився визначати частоту звукових коливань методом стоячої хвилі. Звукова хвиля збуджується мембраною телефона і розповсюджується у повітрі в об’ємі трубки . 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: