wstęp:

Rozchodzenie się dźwięku odbywa się w postaci fali mechanicznej i może mieć miejsce tylko w ośrodku sprężystym. Falą nazywamy proces rozchodzenia się drgań w ośrodku.

Można wyróżnić fale poprzeczne (gdy kierunek drgań cząsteczek jest zgodny z kierunkiem fali) oraz fale podłużne (kierunek drgań jest prostopadły do kierunku fali). Charakter fali zależy od własności sprężystych ośrodka w którym się rozchodzi.

Najczęściej spotykanym ruchem drgającym jest ruch harmoniczny, w którym wychylenie y zmienia się w czasie zgodnie ze wzorem:

,

A - jest amplitudą,

- częstością kołową,

0 - fazą początkową.

Faza początkowa określa stan ruchu w chwili t=0. Kolejne punkty ośrodka pobudzane są do drgań i osiągają tę samą fazę z pewnym opóźnieniem. Prędkością fali jest prędkość przesuwania się wychylenia o stałej fazie.

Wychylenie y dowolnej cząstki w chwili t, w odległości x od źródła drgań opisane jest funkcją falową:

gdzie: - częstość kołowa,

k = 2/ - liczba falowa,

- długość fali,

0 - faza w punkcie x = 0 i w chwili t = 0.

Równanie to jest podwójnie okresowe: względem czasu i przestrzeni. Długością fali jest odległość pomiędzy najbliższymi punktami posiadającymi tę samą fazę.

Związek pomiędzy prędkością a długością fali:

Przebieg ćwiczenia.

1. uruchomić generator akustyczny, nastawić wybraną częstotliwość.

2. Uruchomić oscyloskop.

3. Zmieniając odległość mikrofonu od głośnika znaleźć położenia, w których obraz na ekranie jest linią prostą o takim samym znaku współczynnika nachylenia.

6. Obliczyć długość fali i wartość średnią dziesięciu pomiarów.

7. Dla obliczonej długości fali obliczyć prędkość dźwięku.

8. Obliczyć prędkość dźwięku dla 10 innych częstotliwości.

9. Obliczyć średnią prędkość dźwięku.

Uwaga:

1.Wartości długości fali  w tabeli obliczałem odejmując dwie sąsiednie odległości x.

2.Prędkość dźwięku w tabeli obliczałem mnożąc średnią długość fali  przez daną częstotliwość

Jak wynika z przeprowadzonych przez mnie pomiarów i obliczeń średnia prędkość dźwięku wynosi

3. Obliczenie wartości odchylenia standardowego średniej.

- odchylenie standardowe średniej obliczam ze wzoru

- - odchylenie wartości poszczególnego pomiaru od wartości średniej

=8,34

Wnioski

Wyznaczona doświadczalnie średnia prędkość dźwięku w powietrzu wynosi

± 8,34

Poszczególne prędkości dzwięku obliczone dla różnych częstotliwości, różnią się w niektórych przypadkach nawet dość znacznie, od prędkości tablicowej. Przyczyną tego może być niedokładność odczytu odległości mikrofonu od głośnika, a przede wszystkim mała ilość pomiarów i przyjęty zbyt mały zakres częstotliwości. Kolejną przyczyną może być także niewłaściwa temperatura. Prędkość dźwięku w tablicach została obliczona dla temperatury
C. W rzeczywistości temperatura w laboratorium mogła różnić się od
C (prędkość dźwięku dla temperatury
C wynosi
, a dla temperatury
C -
).

---