[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.Sprawozdanie nr 1Wykonał : 1998.03.17I SD gr.lab.1005Sprawozdanie z ćwiczenia nr 11„Odbicie fali akustycznej : wyznaczanie długości fali i częstotliwości metodą rezonansu”lZagadnienia teoretyczne.llFale mechaniczne.llFalą mechaniczną nazywamy przemieszczenie się zaburzenia w ośrodku sprężystym w wyniku zderzeń sprężystych.llRodzaje fal :llFale podłużne - kierunek drgań cząsteczek ośrodka przenoszącego zaburzenie jest równoległy do kierunku rozchodzenia się fali.llFale poprzeczne - kierunek drgań cząsteczek ośrodka przenoszącego zaburzenie jest prostopadły do kierunku rozchodzenia się fali.llFale harmoniczne - wytwarzane przez źródło wykonujące drgania harmoniczne.llPrędkość fali - jest to prędkość przemieszczenia się zaburzenia w danym ośrodku sprężystym.llPrędkość rozchodzenia się fali podłużnej :lE - moduł Youngaϕ - gęstość ośrodkalPrędkość rozchodzenia się fali poprzecznej :lG - moduł sztywności ciałaϕ - gęstość ośrodkalPrędkość rozchodzenia się fali w cieczy :lK - moduł ściśliwości cieczyϕ - gęstość ośrodkalPrędkość rozchodzenia się fali podłużnej w gazie :lCp - ciepło właściwe gazu (p=const)Cv - ciepło właściwe gazu (V=const)p - ciśnienie gazuϕ - gęstość ośrodkalZjawisko superpozycji.lJeżeli do danego punktu docierają z różnych stron zaburzenia, to drganie wypadkowe rozważanego punktu jest superpozycją jego drgań składowych - wychylenie wypadkowe jest sumą wychyleń składowych :Po przekształceniu otrzymujemy wychylenie wypadkowe :A - wychylenieω - częstość kołowaϕ - faza początkowaW w/w przypadkach częstotliwości fal były jednakowe.W przypadku gdy częstotliwości są równe ale fazy są różne, to superpozycja daje w wyniku drganie harmoniczne o tej samej częstotliwości.Amplitudy faz składowych dodają się gdy ich fazy są zgodne, a odejmują się gdy ich fazy są przeciwne.lFale stojące.lFala stojąca powstaje w wyniku nałożenia się dwóch fal spójnych biegnących w przeciwnych kierunkach.lFale słyszalne.llFalami dźwiękowymi akustycznymi nazywamy fale mechaniczne podłużne rozchodzące się w ciałach stałych, cieczach i gazachllFale dźwiękowe słyszalne - fale w przedziale od 20 Hz do 20000 Hz.llPrędkość dźwięku w powietrzu :lV0 - prędkość dźwięku w temp To=273,16 KlGenerator fal mechanicznych.lŹródłem fal mechanicznych w ćwiczeniu jest generator RC połączony z umieszczoną na stałe nad rurką szklaną membraną głośnikową.Powietrze w rurce, zamknięte w dolnej części słupem wody, spełnia rolę falowodu fali akustycznej.Wysokość słupa powietrza w falowodzie można regulować zmieniając poziom zamykającej go wody.Długość drgającego słupa wody musi spełniać warunek :Częstotliwość drgań fali wiąże się z długością fali w powietrzu :VT - prędkość rozchodzenia się fali w powietrzu o temperaturze TZależność prędkości fali od temperatury powietrza :V0=331,4 m/sT0=273,16 KlPrzebieg ćwiczenia.llPrzygotowanie generatora do pracy.Zakres częstotliwości 150÷500 Hz.llAmplitudy generowanej fali dobieramy w zależności od warunków akustycznych panujących na pracowni i od czułości słuchu wykonujących doświadczenie.Napięcie wyjściowe nie większe niż 3V.llLustro wody ustawiamy na poziomie umożliwiającym otrzymanie rezonansu.W słuchawkach wyraźne wzmocnienie dźwięku.llMierzymy wysokość słupa wody l1.llPrzy nie zmienionym położeniu pokrętła w generatorze podnosimy lub obniżamy poziom wody w rurze do uzyskania rezonansu jak w pkt.4.Po uzyskaniu rezonansu (wzmocnienie dźwięku) mierzymy długość słupów powietrza nad lustrem wody l2 i l3.llCzynności d i e powtórzyć 5 razy.llObliczyć długość fali rozchodzącej się w powietrzu.Odczytać wartość temperatury w pomieszczeniu i obliczyć prędkość rozchodzenia się fali dźwiękowej VT.lKorzystając z równania :obliczyć częstotliwość fali w powietrzu.lW oparciu o pomiar l1, l2, l3 wyznaczamy długości fal dla danej częstotliwości :lll1, l2, l3 to te długości przy których l1-lśr, l2-lśr, l3- lśr są największe.llZ równań :lwyznaczamy prędkość fali w powietrzu dla danej temperatury T oraz średnią wartość częstotliwości fal.lWyniki pomiarów i obliczeń zapisujemy w postaci :lLpl1l2l1-l2λśr 1÷5λśrfśr 1÷5fśr[m][m][m][m][m][1/s][1/s]ll0,2030,6830,480,960,9508446,6446,2ll0,2030,68404810,962445,5ll0,2040,6840,480,96446,6ll0,2040,6840,480,96446,6ll0,2020,68304810,962445,5lObliczenia i rachunek błędu.llobliczenia :lCzęstotliwość dla jakiej wykonano pomiar : 400 [1/s]Temperatura otoczenia : 290 Klrachunek błędulDla celów obliczeniowych przyjęto :Δl = 0,005 [m]ΔT = ± 0,025 [s]Błąd bezwzględny obliczamy przez zróżniczkowanie zupełne wzoru :Stąd otrzymujemy :[m]Po podstawieniu danych i obliczeniu otrzymujemy wartość błędu bezwzględnego:Δf = [m]- 1 -
[ Pobierz całość w formacie PDF ]