Теория. Цель работы:измерение скорости звука в воздухе методом интерференции звуковых волн

ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ ЗВУКА В ВОЗДУХЕ.

Цель работы: измерение скорости звука в воздухе методом интерференции звуковых волн.

Оборудование:

1. Ноутбук с программой «Генератор»
2. Прибор для измерения скорости звука в воздухе.

Теория.

Звук – это механические колебания, воспринимаемые ухом человека. Диапазон частот этих колебаний от 20 Гц до 20 кГц. В воздухе они распространяются в виде продольных звуковых волн. Скорость звуковых волн в воздухе, как и в любом газе, примерно равна скорости движения его молекул. Она зависит от молярной массы газа, его температуры и числа степеней свободы его молекул, но не зависит от частоты звука и давления газа, если он близок к идеальному. Теоретически ее можно вычислить по формуле

v = (1)

=C /C -это отношение молярных теплоемкостей при постоянном давлении и постоянном объеме. Для воздуха как для двухатомного газа, =1,4.

Скорость любых волн равна произведению длины волны на частоту

v = (2)

По этой формуле вычисляется скорость звука в данной работе. Частота звука определяется по шкале генератора, а длина волны находится из условия максимального ослабления двух волн при интерференции.

Прибор для измерения скорости звука в воздухе состоит из двух подключенных к компьютеру наушников, колеблющихся в одинаковых фазах (синфазно) Звуковые волны от наушников распространяются по двум трубкам. Длину одной из трубок можно изменять, создавая разность пройденных звуком расстояний – разность хода звуковых волн. Звук из обеих трубок попадает в трубку фонендоскопа, где происходит интерференция звуковых волн. Если разность хода звуковых волн (разность длин трубок) равна целому числу длин волн |d -d | = k ,то волны при интерференции максимально усиливают друг друга, а при разности хода, равной нечетному числу полуволн |d -d | = (2k+1) /2, они максимально ослабляют друг друга. Поэтому при увеличении длины одной из трубок в наушниках фонендоскопа слышны поочередные усиления

и ослабления звука. Длину волны удобнее определять по точкам наибольшего ослабления звука. Каждое следующее максимальное ослабление звука наступает при увеличении разности хода на длину волны.