INŻYNIERIA ŚRODOWISKA

I ENERGETYKA

Grupa VIII

Rezonans fali dźwiękowej.

Zachwieja Maciej

Strof Łukasz

Sekcja 10

Wstęp.

Zaburzenie rozchodzące się w ośrodku sprężystym, które polega na przenoszeniu energii przez drgające cząstki ośrodka bez zmiany ich średniego położenia nazywamy falą akustyczną.

W czasie rozchodzenia się fali akustycznej ( która jest sprężystą falą podłużną ) następują chwilowe zgęstnienia i rozrzedzenia ośrodka. Prędkość rozchodzenia się fali dźwiękowej zależy od temperatury, gęstości i własności sprężystych ośrodka. Jeżeli ośrodkiem, w którym rozchodzi się fala dzwiękowa jest gaz, to wzór na prędkość fali ma postać:

V = ( Γp₀T/ρ₀T₀ )^1/2

gdzie:

p - ciśnienie gazu dla T = 273 K

ρ - gęstość gazu dla T = 273 K Γ - stosunek ciepła właściwego przy stałym ciśnieniu do ciepła właściwego przy stałej objętości
T - temperatura

Iloczyn gęstości (ρ) i prędkości fazowej rozchodzenia się w nim fal sprężystych (V_f) nazywamy opornością falową ośrodka (Z):

Z = ρ * V_f

Wnęka zamknięta na jednym końcu, a na drugim otwarta ( rezonator ćwierćfalowy ) lub zamknięta/otwarta na obu końcach ( rezonator półfalowy ) jest rezonatorem akustycznym. W rezonatorze akustycznym otwartym obustronnie lub obustronnie zamkniętym na skutek interferencji fali padającej i odbitej, mogą powstać fale stojące, jeżeli długość rezonatora jest nieparzystą wielokrotnością ¼ długości fali. Zamiana drgań o dużej amplitudzie na drgania o znacznie mniejszej amplitudzie nastąpi jeżeli częstotliwość drgań emitowanych przez źródło o małych rozmiarach będzie zgodna z częstotliwością drgań własnych rezonatora. Dzięki temu można uzyskać efekt subiektywnego wzmocnienia fali dźwiękowej, wykorzystywany w instrumentach muzycznych.

Wykorzystując zjawisko powstawania fali stojącej w rezonatorze możemy wyznaczyć częstotliwość fali dźwiękowej ( γ ) oraz odległość między dwoma kolejnymi strzałkami lub węzłami fali stojącej ( l ).

V = 2γl

Przebieg ćwiczenia.

1. Ustawić częstotliwość 1 kHz. Włączyć generator i wzmacniacz. Ustawić amplitudę. Zmieniając długość rezonatora notować położenia, przy których sygnał z głośnika jest minimalny lub maksymalny. Pomiary wykonać przy zamkniętym i otwartym rezonatorze.

2. Wykonać takie same pomiary przy zamkniętym rezonatorze dla częstotliwości 500 Hz i 2 kHz.

3. Zanotować temperaturę i ciśnienie atmosferyczne.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

Zachwieja Maciej
Strof Łukasz

Sekcja 10

Rezonans fali dźwiękowej

Gliwice 13 XII 1999