LABOLATORIUM Z FIZYKI I				Ćwiczenie nr:27
								Data:
Wydział: WIP	Grupa: A-21	Zespół: 6	Punktacja:		Przygotowanie:
Nazwisko i imię: Michał Bauer
Temat ćwiczenia: Badanie rozchodzenia się dźwięku w powietrzu
										Sprawozdanie:
										Suma punktów:
Prowadzący:

1.Opis ćwiczenia

W ćwiczeniu tym będziemy obliczać prędkość dźwięku na podstawie pomiaru długości fali i częstotliwości dźwięku wytwarzanego przez głośnik. W drugiej części zajmiemy się pomiarem prędkości źródła dźwięku za pomocą efektu Dopplera.

2. Obliczanie prędkości dźwięku

a)schemat układu pomiarowego

Na oscyloskopie będziemy obserwować zmiany fali pod wpływem przesuwania głośnika na suwmiarce.

b) pomiar z obserwacja sinusoidy na oscyloskopie

Tablicowa prędkość dźwięku wynosi ≈333m/s

numer pomiaru	Położenie początkowe [mm]	pol. końcowe[mm]	długość fali [m]	średnia wartość okresu T zanotowana na początku i końcu pomiaru [s]
1	44,20	298,9	0,0318375	0,00009017
2	51,30	303,2	0,0314875	0,00009015
3	49,40	310,2	0,0326	0,00008997
4	47,10	300,1	0,031625	0,00008995
5	49,50	302,8	0,0316625	0,00008999
6	49,50	300,15	0,03133125	0,00008987
7	36,00	270,12	0,029265	0,00008987
8	51,00	300	0,031125	0,00008988
		wartości średnie	0,031366719	0,00008998
			prędkość dźwięku[m/s]	348,5917205

Prędkość dźwięku obliczaliśmy korzystając ze wzoru: V=

Korzystając ze wzoru na średni błąd kwadratowy obliczam błąd pomiaru długości fali oraz okresu.

Δ
=0,00029787 [m]

ΔT=0,0000000373 [s]

c) Pomiar prędkości dźwięku z wykorzystaniem obserwacji przesunięcia fazowego fali dźwiękowej.

numer pomiaru	Położenie początkowe [mm]	pol. końcowe[mm]	dlugość fali[m]	średnia wartość okresu T zanotowana na poczatku i koncu pomiaru
1	40,60	390	0,043675	0,0001114
2	50,00	360,1	0,0387625	0,00011142
3	40,70	354	0,0391625	0,00011139
4	33,70	347,8	0,0392625	0,00011138
5	33,50	345	0,0389375	0,00011138
6	33,60	349	0,039425	0,00011138
7	33,00	347,2	0,039275	0,00011138
8	32,00	344,3	0,0390375	0,00011138
		wartości średnie	0,039692188	0,00011139
			prędkość dzwieku	356,3392847

Podobnie jak w podpunkcie b przy wyliczaniu prędkości korzystaliśmy ze wzoru:

V=

Δ
=0,0000002561 [m]

ΔT=0,0005060182 [s]

Majać predkość dźwięku obliczam κ. Korzystam ze wzoru:

gdzie V jest obliczoną przez nas prędkości dźwięku.

T=300 K

Mając
można obliczyć ilość stopni swobody gazu.

Wynika z naszych obliczeń ze powietrze składa się z gazów mających różne stopnie swobody.

3.Badanie prędkości źródła na podstawie efektu Dopplera

a)Schemat układu pomiarowego

Dane początkowe:

Odległość od stołu w położeniu równowagi 132 [mm]

Wysokość h [cm]	Lp	Tzb	śr Tzb	Todd	śr Todd	T0
4	1	108,878	108,877	109,328	109,323	109,115
		2		108,861				109,326
		3		108,894				109,316
	9	1		108,767			108,776	109,465	109,513	109,115
		2		108,788				109,561
		3		108,775				109,511
	16	1		108,654			108,649	109,524	109,529	109,115
		2		108,648				109,529
		3		108,646				109,536
	25	1		108,548			108,515	109,656	109,652	109,115
		2		108,497				109,654
		3		108,502				109,647

∆T= ± 0,001µs= ±0,001 ∗ 10^-6 s

Korzystając ze wzoru :

g=9,81 m/s²

b)Obliczam prędkość źródła dla każdej wysokości.

Dla h=4 cm:

- Dla h=9 cm:

- Dla h=16 cm:

- Dla h=25 cm:

c)Mając okresy fal gdy głośnik się zbliżał i oddalał także mogę obliczyć prędkość głośnika

-Dla h=4 cm.

gdy głośnik się zbliża:

głośnik się oddala

-Dla h=9 cm.

gdy głośnik się zbliża:

głośnik się oddala

-Dla h=16 cm.

gdy głośnik się zbliża:

głośnik się oddala

-Dla h=25 cm.

gdy głośnik się zbliża:

głośnik się oddala

Wykres predkość: teoretycznej, zblizania i oddalania się głośniczka

4.Wnioski.

Po wykonaniu ćwiczenia i wykonaniu niezbędnych obliczeń prędkość dźwięku wyszła zależnie od metody 348 i 356 m/s, a zgodnie z tablicami prędkość dźwięku w powietrzu wynosi około 333m/s. Wynik jednak nie różnie się aż tak dużo od tablicowego można wiec go uznać za prawidłowy.

W części polegającej na obliczeniu prędkości głośniczka podczas zbliżania się i oddalania od mikrofonu także wynikły nieścisłości polegające na rozbieżności wartości prędkości zbliżania i oddalania się mikrofonu względem wartości teoretycznej. Różnice miedzy wynikiem obliczonym za pomocą efektu Dopplera, wynikami obliczonymi za pomocą przyśpieszenia ziemskiego mogą wynikać z strat energii na zaczepach wahadła oraz z oporów stawianych przez głośniczek powietrzu.

---