11 класс
Лабораторная работа №6
Определение скорости звука в воздухе
Цель работы
Освоить метод измерения скорости звука в среде, основанный на получении стоячих волн.
Оборудование
Прибор для исследования звуковых волн, выпрямитель лабораторный, линейка.
Необходимые сведения
В опыте используют прибор для исследования звуковых волн. Его основной частью является прозрачная труба, внутри которой находится излучатель звука и поршень (рис. 8).
Звуковая волна распространяется от излучателя вдоль трубы, встречает на пути поршень и отражается от него. Отражённая волна также распространяется вдоль трубы, но в противоположную сторону. В результате наложения двух волн в пространстве образуется так называемая стоячая волна, представляющая собой чередование пучностей (колебания имеют максимальные амплитуды) и узлов (колебания имеют минимальные амплитуды). Расстояния между двумя соседними узлами или пучностями равны половине длины звуковой волны λ.
Подготовка к работе
1. Приведите табличное значение скорости звука в воздухе υтабл.
2. Запишите формулу, связывающую длину волны, скорость её распространения и частоту колебаний.
3. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений.
| Номер опыта | x1, мм | x2, мм | λ, м | ν, Гц | υ, м/с | υср, м/с | ευ, % |
Порядок выполнения работы
1. Переместите поршень прибора на максимальное удаление от излучателя. Излучатель подключите к выпрямителю, учитывая полярность его выводов: красный штекер — в гнездо со знаком « + », чёрный — в гнездо со знаком «-». При правильном подключении будет слышен звук излучателя. Положите вдоль прибора линейку.
2. Найдите перемещением поршня вдоль трубы положение, при котором громкость звука становится максимальной. По линейке отметьте координату x1 этого положения. Затем, перемещая поршень, найдите второе положение, ближайшее к первому, при котором громкость максимальна, — x2.
3. Вычислите длину звуковой волны λ, излучаемой источником звука, по формуле λ = 2(x1 - x2).
4. Определите по паспорту прибора рабочую частоту ѵ излучателя.
5. Вычислите скорость звука в воздухе по формуле υ = λv.
6. Повторите измерения несколько раз и вычислите среднее значение скорости звука υcp.
7. Вычислите относительную погрешность измерения скорости звука ευ по формуле 
8. Укажите факторы, влияющие на расхождение среднего значения скорости звука, полученного в опыте, с его табличным значением.
