Определение скорости звука в воздухе методом стоячих волн

Лабораторная работа № 1-12

Тема: Определение скорости звука в воздухе методом стоячих волн.


Цель работы: Изучить теорию распространения волн в среде; определить скорость звука в воздухе, изучить условия резонанса.


Приборы и принадлежности: звуковой генератор, резервуар с водой, стеклянная трубка.

Теоретическая часть

2. 
   Расстояние между двумя соседними узлами и между двумя соседними пучностями одинаковы и равны половине длины бегущих волн. Эту величину называют длинной стоячей волны:
   

2. 
   Уравнение плоской синусоидальной волны имеет вид:
   

, где - фаза плоской волны.
Уравнение сферической синусоидальной волны имеет вид:
, где - амплитуда волн.
- физическая величина, численно равная амплитуде волны на единичном расстоянии.
- расстояние от центра волны до рассматриваемой точки среды.

2. 
   При наложении двух плоских волн вида:
   

образуется стоячая волна, описываемая уравнением:

где - амплитуда стоячей волны, является периодической функцией от координаты x.

5.

Ход работы

1. 
   Задаем частоту звуковых колебаний равную .
   

2. При данной частоте, измеряем высоту столба звука и определяем по формулам , данные вводим в таблицу:

k
1	10	12	9	5	6	4,5	5,17	10,33
2	20	22	20	10	11	10	10,3	11,00
3	30	34	31	15	17	15,5	15,8	14,33
4	45	48	45	22,5	24	22,5	23	9,00	0,11
5	55	55	55	27,5	27,5	27,5	27,5	12,67
6	65	70	68	32,5	35	34	33,8	8,33
7	75	80	73	37,5	40	36,5	38	9,33
8	85	87	84	42,5	43,5	42	42,7	9,67
9	95	93	97	47,5	46,5	48,5	47,5

3. 
   Находим скорость распространения звука в воздухе:
   

3. 
   Находим среднюю квадратичную ошибку:
   

	1	2	3	4	5	6	7	8
	-0,25	0,42	3,75	-1,58	2,08	-2,25	-1,25	-0,92
	0,06	0,17	14,06	2,51	4,34	5,06	1,56	0,84

3. 
   Находим погрешности измерения звука:
   

Вывод: Изучили теорию распространения волн в среде; определи скорость звука в воздухе, изучили условия резонанса.