background image

Ć

wiczenie 29. 

Wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu 

 

Grupa nr 2: 

 

Klaudia Gazarkiewicz 

 

Katarzyna Kapturkiewicz 

 

Jakub Brej 

 

Wstęp teoretyczny 

 

Fala to zaburzenie lub zespół zaburzeń rozchodzących się w przestrzeni, które mogą mieć postać 
impulsu lub drgań. Jeśli pewien fragment ośrodka materialnego zaczyna drgać wokół położenia 
równowagi to dzięki sprężystym wartościom tego ośrodka drgania są przekazywane są sąsiednim 
fragmentom i zaburzenie rozchodzi się jako fala mechaniczna. 
 
Akustyczne fale stojące można wzbudzić w słupach powietrza. Jeśli jeden koniec rury jest 
zamknięty to wzbudzane fale u wylotu rury rozchodzą się i odbijają od jej końca. Fala stojąca 
powstaje w wyniku superpozycji fal padających i odbitych. 

 

Wykonanie ćwiczenia 

 

 

Podnosimy zbiornik z wodą do najwyższego położenia 

 

Włączamy generator sygnału, ustalamy częstotliwość drgań membrany głośnika pomiędzy 
450-500 Hz 

 

Włączamy oscyloskop i obserwujemy sygnał z mikrofonu 

 

Powoli opuszczając zbiornik z wodą obniżamy poziom wody, równocześnie zmieniając 

poziom słupa powietrza, obserwujemy zmiany amplitudy sygnału 

 

Kiedy amplituda osiągnie maksymalną wartość odczytujemy na skali położenie poziomu 
wody x

1

 i notujemy w tabeli  

 

Obniżamy poziom wody cały czas obserwując zmiany amplitudy sygnału  

 

Kiedy amplituda osiągnie maksymalną wartość odczytujemy na skali położenie poziomu 
wody x

2

 i notujemy w tabeli 

 

Wracamy do położenia początkowego i powtarzamy pomiary pięć razy, wyniki notujemy w 
tabeli  

 

Odczytujemy temperaturę powietrza 

 

Obliczamy niepewności systematyczne mierzonych wielkości  

           

 

 
 

background image

Opracowanie wyników: 

 

L.p. 

Położenie x

cm 

Położenie x

2

 

cm 

1. 

14,4 

50,3 

2. 

14,6 

50,3 

3. 

14,7 

50,5 

4. 

14,6 

50,5 

5. 

14,5 

50,6 

Ś

rednia arytmetyczna: x

ś

r1

=14,56 

x

ś

r2

=50,44 

f=490 Hz        t=23

o

C       a=1/273,15 

o

C

-1 

                   ∆f=1Hz          ∆t=1

 o

     ∆x=0,1

 o

C 

 
 

Długość fali dźwiękowej w powietrzu: 

λ=2(x

ś

r2

-x

ś

r1

λ=2(50,44-14,56)=71,76 

Prędkość dźwięku w temperaturze pokojowej: 

υλ f 
υ
=71,76·490=35162,4=351,624 m/s 
∆ υ= 

Prędkość dźwięku w suchym powietrzu w temperaturze 0

o

υ

0

= υ/√1+at 

υ

0

=35162,4/√1+ 1/273,15·23≈33769,43≈337,69 m/s 

 

Wnioski 

 

Otrzymany wynik nie zgadza się z tabelą. Wpływ na wynik miała częstotliwość drgań 

membrany głośnika, która ulegała zmianie podczas doświadczenia stopniowo malejąc. 

 

Prędkość rozchodzenia się dźwięku w powietrzu wyrażona w m/s 

Wilgotność 

względna w 

Prędkość 

dźwięku w 

18oC 

Prędkość 

dźwięku w 

20oC 

Prędkość 

dźwięku w 

22oC 

Prędkość 

dźwięku w 

24oC 

342,197 

343,371 

344,54 

345,705 

30 

342,52 

343,74 

344,96 

346,18 

40 

342,63 

343,87 

345,10 

346,34 

50 

342,74 

343,99 

345,24 

346,50 

60 

342,85 

344,12 

345,38 

346,66 

70 

342,96 

344,24 

345,53 

346,82 

80 

343,07 

344,37 

345,67 

346,98 

90 

343,18 

344,49 

345,81 

347,14 

100 

343,29 

344,62 

345,95 

347,31