Лаборатория иши № Ҳаводаги товуш тезлигини ва иссиқлик сиғимлари нисбати ср/С

ЛАБОРАТОРИЯ ИШИ № ____


ҲАВОДАГИ ТОВУШ ТЕЗЛИГИНИ ВА ИССИҚЛИК СИҒИМЛАРИ НИСБАТИ С_Р/С_V НИ ТУРҒУН ТЎЛҚИН УСУЛИ БИЛАН АНИҚЛАШ.


Ишнинг мақсади: Турғун тўлқин усули билан товуш тезлигини ва ъаво учун иссиқлик сиғимлари нисбати С_Р/С_V ни аниқлашдан иборат.
Керакли асбоблар: товуш тўлқин узунлигини аниқлайдиган қурилма-1, товуш генератори.


НАЗАРИЙ ҚИСМ:

Товушнинг ъосил бўлиши бирор жисмнинг тебраниши билан боғлиқ. Бошқа газлардагига ўхшаб ъавода ъам тебранишлар бўйлама тўлқин сифатида тарқалади. 20 ва 20000Гц орасидаги тебранишлар бизга товуш сифатида эшитилади.

20000Гц дан юқори частотадаги тебранишлар улpтратовуш, 20Гц дан паст частотали тебранишлар инфратовуш деб аталади. Улpтратовушни ъам, инфратовушни ъам инсон қулоғи эшитмайди.
Товуш тўлқинлари шундай тез тебранадики, газнинг сиқилиши ва сийраклашини адиабатик жараён сифатида қараш мумкин. Газ ъолатининг адиабатик ўзгариши Пуассон формуласи:
РV^=cоnst (1)
га бўйсунади; бу ерда р-газ босими, V- унинг ъажми,  - ъавонинг ўзгармас босимдаги ва ўзгармас сиғимдаги иссиқлик сиғимлари нисбати:  = С_Р/С_V.
Маoлумки, газда товушнинг тарқалиш тезлиги
(2)
ифода билан аниқланади; бу ерда R-универсал газ доимийси (R=8,31 Ж/молpК), Т-газ температураси,  - газ моляр массаси.
Шундай қилиб бирор Т температурадаги,  - моляр массали газдаги товуш тезлиги  ни аниқлаб,  ни топиш мумкин:
(3)
Бу ишда товушнинг ъаводаги тезлиги турғун тўлқин усулида анқланади.
Бу хил амплитуда ва частотали, қарама-қарши йўналишда тарқалаётган синусоидал тўлқинларнинг қўшилишида ъосил бўлган тўлқинга турғун тўлқин дейилади. Бир ўлчовли содда тўлқинни таранг тортилган бир учи маъкамланган ипда ъосил қилиш мумкин. Ипнинг бир учини тебратилса, ип бўйлаб тўлқин тарқала бошлайди (тушувчи тўлқин) ва тўсиққа етиб қайтади (қайтувчи тўлқин), тушувчи ва қайтувчи тўлқинларнинг йиғиндисидан турғун тўлқин ъосил бўлади. Унинг тенгламаси қуйидагича келтириб чиқарилади. Айтайлик тушувчи М нуқтадаги тебраниш (1-расм)
S₁=А sin (t-кх) (4)
тенглама билан аниқлансин. У ъолда қайтувчи тўлқинда М нуқтанинг силжиш S₁ дан фаза бўйича  га орқали қолади.
 — қайтишдаги қўшимча орқада қолиш, яoни қайтувчи тўлқинда М нуқтанинг тебраниши
S₂=А sin [t-к(х-2)]- (5)
тенглама билан аниқланади. М-нуқтанинг натижавий тебраниши.
(6)
(3) ифода ясси тўлқинлар учун ъам тўғри, шунинг учун (6) ни турғун тўлқиннинг тенгламаси дейилади. (3) дан кўриниб турибдики, турғун тўлқиннинг амплитудаси
(7)

га тенг бўлади. Агар қуйидаги

(8)

бу ерда m=0,  1,  2, ... (8) шарт бажарилса тебраниш амплитудаси максимал қийматга эришади ва А_т=2А бўлади. Турғун тўлқиндаги бу нуқталар дўнгликлар дейилади. Координаталар қуйидаги шартни

1-расм
(9)

қаноатлантирса, тебраниш амплитудаси нолга тенг. Бу нуқталар турғун тўлқиннинг тугунлари дейилади. Иккита дўнглик (тугун) орасидаги масофа турғун тўлқиннинг узунлиги дейилади, яoни

m=1, 2, 3... (10)

Турғун тўлқин узунлиги ъаракатдаги (оддий) тўлқин узунлигининг ярмига тенг. Турғун тўлқин ъосил бўлаётган ипнинг бўш учида дўнглик, маъкамланган учида тугун ъосил бўлади. Шунинг учун ип узунлиги билан турғун тўлқин узунлиги орасидаги қуйидаги

(11)

муносабат мавжуд бўлиши керак. (10) дан иккита қўшни дўнглик (тугун) орасидаги масофа келиб чиқади. Бундан текширилаётган товуш манбаининг тўлқин узунлиги

(12)

га тенг бўлади. Агар товушнинг частотаси  га тенг бўлса, = ёки

=2^. (13)

формула ёрдамида товуш тезлиги аниқланади.

ҚУРИЛМАНИНГ ТУЗИЛИШИ:

Асбоб оёқчаларга ўрнатилган горизонтал металл трубадан иборат бўлиб, унинг ичида ДЭМШ-1А капсула силжиб юради. Трубканинг очиқ иккинчи учида МД-201 капсула “заглушка” жойлашган. Капсулалардан бирига ГЗ-1 овоз генераторидан овоз частотасида кучланиш берилади.

Бу овоз иккинчи капсула томонидан электр сигналига айлантирилиб, ЭО-7 типидаги электрон осциллографга берилади. Трубанинг ўнг томонида жойлашган 1-дастани айлантириб капсуланинг ўнг ёки чапга силжитиш билан максимал сигнални (бу сигнал энг катта амплитудага мос келади) осциллограф экранида ъосил қиламиз. (2-расм)
ЭСЛАТМА: 2-расмда кўрсатилган ЭО-7 типидаги оциллограф қурилмада қўйилмаган. Сигналнинг энг катта амплитудаси энг баланд товушга мос келишига асосланиб товуш тезлигини аниқлаш мумкин.

ИШ БАЖАРИШ ТАРТИБИ:

1. 
   Ўқитувчининг руъсати билан қурилманинг 220 в кучланишли электр тармоғига уланади.
   
2. 
   Овоз генераторидан маoлум частотали сигнал танланади. (Масалан, 900Гц, 1000Гц, 1100Гц ва ъаказо)
   
3. 
   Даста 1 ёрдамида (2-расмга қаранг) капсула 2 чап ёки ўнгга силжитилиб товуш тебранишларининг иккита кетма-кет товушнинг максимал бўлган оралиғи  сантиметрларга бўлинган шкаладан аниқланади.
   
4. 
   Тажриба генератордан олинган частоталар ъар хил бўлган ъоллар учун такрорланиб, уларга мос келган товушнинг икки максимал оралиғи () аниқланади. =₁ - ₂
   
5. 
   Топилган қийматларни (12) формулага қўйиб товуш тарқалиш тезлигининг ўртача қиймати топилади.
   
6. 
   (3) ифодадан  аниқланади.
   

№	 Гц		т м/с			%
1 2 3
Ўрт қий

НАЗОРАТ САВОЛЛАРИ

1. 
   Товуш деб нимага айтилади?
   
2. 
   Товуш тарқалишининг адиабатик жараён эканлигини асосланг?
   
3. 
   Адиабата кўрсаткичи нима ва у товуш тезлиги билан қандай боғланган?
   
4. 
   Тўлқин деб нимага айтилади?
   
5. 
   Турғун тўлқиннинг ъосил бўлишини тушунтиринг?
   
6. 
   Тўлқин жараёнининг асосий характеристикаларини тушунтиринг?
   
7. 
   Иш бажариш тартибини айтиб беринг?