Санкт-Петербургский
Государственный электротехнический университет
Отчет по лабораторной работе №5
«Определение скорости распространения звука в воздухе»
Выполнил: Солоха В.Н.
Группа:0331
Факультет КТИ
Санкт-Петербург
2000г.
Цель работы:определение скорости распространения звуковых колебаний в воздухе при данной температуре методом стоячих волн.
Приборы и принадлежности: установка акустического резонанса, электронный осциллограф, звуковой генератор.
Исследуемые закономерности Звуковые колебания в газе представляют собой периодическое чередование сжатий и разрежений, распространяющихся со скоростью, зависящей от свойств воздуха. Газы, в отличие от твёрдых тел, не обладают деформацией сдвига, поэтому в них возникают только продольные волны. Продольные волны обусловлены объёмной деформацией.
Если сжатие происходит быстро, то выделяющееся при этом тепло не успевает распространиться в соседние слои. Сжатие без отвода тепла называется адиабатическим; в этом случае скорость распространения звука рассчитывают по формуле:
(5.1)
где - отношение теплоёмкостей газа при изобарическом и изохорическом процессах (для воздуха ); p и - соответственно, средние значения давления и плотности во всем объёме.
Соотношение (5.1) может быть преобразовано с учетом уравнения состояния идеального газа ():
(5.2)
где R – газовая постоянная; Т – температура; - молярная масса газа (для воздуха ).
Удобным методом измерения скорости звуковых волн, является метод, основанный на измерении длинны волны стоячих звуковых волн. Если измерена и известна частота возбуждаемых звуковых волн, то
(5.3)
Стоячие звуковые волны возникают при интерференции падающей и отраженной волн. Точки, в которых амплитуда колебаний максимальна, называется пучностями стоячей волны. Точки, в которых амплитуда колебаний равна нулю, называются узлами стоячей волны.
Явление резонанса наблюдается в том случае, если длинна резонатора Ln, в котором устанавливается стоячая волна, равна целому числу полуволн
, где n=1,2,3,… (5.4)
Явление резонанса резко выражено в том случае, если затухание мало. В данном случае затухание обусловлено неполным отражением волн и потерями на излучение из резонатора в окружающую среду, потому оно невелико и можно считать, что период колебаний
(5.5)
Характеристикой убыли энергии при затухании служит добротность системы
(5.6)
Знаменатель представляет убыль энергии за период, отсчитываемый от момента времени t. Добротность может быть определена также формулой
(5.7)
где Ne – число колебаний за время, в течении которого амплитуда колебаний уменьшается в е раз.
Небольшая расстройка частоты относительно резонансной позволяет наблюдать изменение амплитуды колебаний в соответствии с амплитудно-частотной характеристикой резонатора:
где А0 и 0 – амплитуда и частота при резонансе, - расстройка частоты от резонанса, при которой .
Протокол наблюдений
Лабораторная работа №5
«Определение скорости распространения звука в воздухе.»
Таблица №1
№ | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
, м | 0,14 | 0,137 | 0,139 | 0,138 | 0,136 | |
, м | 0,287 | 0,285 | 0,288 | 0,286 | 0,287 | |
, м | 0,435 | 0,429 | 0,433 | 0,431 | 0,435 | |
, м | 0,135 | 0,138 | 0,14 | 0,137 | 0,139 | |
, м | 0,285 | 0,289 | 0,287 | 0,284 | 0,29 | |
, м | 0,13 | 0,432 | 0,432 | 0,435 | 0,43 | |
T, к | 293 | 293 | 293 | 293 | 293 | - |
, Гц | 1280 | 1640 | 1740 | 1900 | 2000 | |
, м | | | | | | |
, Гц | 1000 | 950 | 900 | 720 | 550 | |
, м | | | | | | |
Гц м
Выполнил: Солоха В.Н. Преподователь:______________
Группа: 0331
Факультет КТИ
Дата:4 ноября 2000г.
Обработка результатов измерений.
Вычисление для каждого из трех резонаторов (n=1,2,3) средних значений и доверительных погрешностей их длин.
Вычисление доверительных погрешностей.
Проверка на промахи.
Размах выборки
; - L1 промахов нет.
- L2 промахов нет.
- L3 промахов нет.
В выборках промахов нет.
Определение СКО:
Определение СКОс
Расчет доверительной погрешности
, где
Определение полной доверительной погрешности
Результат
Определение среднего значения длины волны и доверительного интервала , как среднеарифметического по трём значениям.
1. Проверка на промахи:
- промахов нет.
2. Расчет СКО:
3. Расчет СКОс:
4. Расчет доверительной погрешности:
5. Результат:
Вычисление скорости звука (экспериментальной):
Вычисление скорости звука (теоретическое).
, где ; ; ;
A, дел
V0, Гц
Определение добротности резонатора и времени затухания.
Вывод:
В результате измерений получено экспериментальное значение скорости распространения звука в воздухе, равное , и найдено теоретическое значение скорости звука , которое соответствует, в пределах доверительного интервала, значение экспериментальное. А табличное значение скорости звука в воздухе равно 340 (м/с). В результате измерений с учетом погрешности экспериментальное значение соответствует данному табличному значению и теоретическому значениям скорости распространения звука в воздухе.
Добротность резонатора равно 23,2
Время затухания равно
Другие работы по теме:
Слог
Фонетические слоги. Морфемное членение. Перенос слова.
Задачи на определение абсолютной и относительной влажности
В атмосфере вода содержится в газообразном (водяной пар), капельножидком и твердом (кристаллики льда) состояниях. Влажность воздуха - одна из наиболее существенных характеристик погоды и климата. Влажность воздуха имеет большое значение при некоторых технологических процессах, лечении ряда болезней, хранении произведений искусства, книг и т. д.
Методы борьбы с шумом
Борьба с шумом 1.Звук Раньше всего было замечено, что звуки порождаются телами, вибрирующими в воздухе. Аристотель полагал, что звучащие тела создают попеременное сжатие и разряжение воздуха.
Атмосферная акустика
ЛЕКЦИЯ 8.3. 8.3.1 Восприятие звуковых волн ухом человека, частота и сила (громкость) звука Звук представляет собой распространяющиеся в среде упругие колебания малой интенсивности (амплитуды), т.е. это продольные прима-волны сжатия и разрежения (рис. 8.7). В узком смысле под звуком понимается слышимый звук – упругие волны, воспринимаемые ухом человека.
Источники звука. Звуковые колебания
Источники звука. Звуковые колебания Человек живёт в мире звуков. Звук для человека является источником информации. Он предостерегает людей об опасности. Звук в виде музыки, пения птиц доставляет нам наслаждение. Мы с удовольствием слушаем человека с приятным голосом. Звуки важны не только для человека, но и для животных, которым хорошее улавливание звука помогает выжить.
Звуковые волны
Основные законы и правила распространения звуковых волн в различных средах, виды звуковых колебаний и их применение. Основные объективные и субъективные характеристики, скорость распространения, интенсивность. Эффект Доплера, ультразвук и инфразвук.
Звуковая волна
Содержание. стр. Введение. 1. Скорость звуковых волн в различных средах. 2. Эффект Доплера в акустике. Заключение. Список литературы. Приложение A – таблицы.
Измерение отношений удельных теплоемкостей
Элементы теории и законы термодинамики. Теоретические основы и экспериментальный метод измерения отношения удельных теплоёмкостей воздуха. Скорость распространения звуковой волны в газах (воздухе). Молярная теплоемкость газа, уравнение Пуассона.
Теория горения
Физико-химические основы горения, его основные виды. Характеристика взрывов как освобождения большого количества энергии в ограниченном объеме за короткий промежуток времени, его типы и причины. Источники энергии химических, ядерных и тепловых взрывов.
Сущность звуковых волн
МИНЕСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Расчет физических свойств ионосферы
Расчет зенитного угла и его функции. Расчет по значению зенитного угла высоты максимума F-слоя, значения скорости ионизации в максимуме, значения константы скорости рекомбинации, электронной концентрации и критических частот. Расчет солнечного склонения.
Табличные значения наиболее распространенных жидкостей
П.В.Скулов, Физический факультет БГПУ В таблице приведены значения:плотность, удельная теплоемкость, удельная теплота плавления, удельная теплота парообразования,температура плавления, температура кипения, коэффициент поверхностного натяжения, динамическая вязкость, скорость распространения звука.
Светомузыка через LPT-порт с помощью WndLpt
Введение Если к LPT порту подключено 8 или 12 светодиодов, то с помощью WndLpt можно организовать светомузыку. Принято что светомузыка приводится в движение за счет звука.
Крах релятивизма Лоренца – Эйнштейна
Принцип познания путем сравнения определен как принцип относительности. Впервые этот принцип сформулировал Галилей. Он рассматривал два тела, две системы отсчета, определяемые координатами x, y, z, которые измеряются в пространстве.
Вычитание сил инерции и тяготения
Здесь речь пойдет о том,что изменяя величину деформации, можно влиять на действующую силу тяготения; уменьшая величину инерционной деформации, можно ликвидировать инерцию или придать ей отрицательные свойства...
Кодирование звуковой информации
Презентация по теме Кодирование и обработка звуковой информации. Звук – это волна с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда, тем громче звукЧем больше частота, тем больше тон.
Слог
Болычева Е. М. Слог может состоять из одного или нескольких звуков. В каждом слоге выделяется только один слоговой звук, составляющий ядро, вершину слога. К нему примыкают остальные звуки — неслоговые.
Табличные значения наиболее распространенных жидкостей
В таблице приведены значения:плотность, удельная теплоемкость, удельная теплота плавления, удельная теплота парообразования,температура плавления, температура кипения, коэффициент поверхностного натяжения, динамическая вязкость.
Вавилов Сергей Иванович
Оптика — наука о свете — заинтересовала Сергея Ивановича Вавилова, когда он был еще студентом Московского университета. Особенно увлекли С. И. Вавилова опыты русского физика П. Н. Лебедева, когда было обнаружено давление света на тело.
Характеристики источников шума
Любой источник шума характеризуется: звуковой мощностью Р, т.е. общим количеством звуковой энергии, излучаемой им в единицу времени[Вт].
Физические характеристики шума
Звуковые волны характеризуются длиной волны, частотой, скоростью распространения волн, интенсивностью, звуковым давленом и рядом других параметров.
Расчет уровня шума в жилой застройке
Тема : «». Исходные данные: Вариант Rn,м ,м L и.ш. дБА Цель работы: Определить уровень звука в расчетной точке ( площадка отдыха в жилой застройке). От источника шума-автотранспорта, движущегося по уличной магистрали.
Производственный шум
Шум — сочетание различных по частоте и силе звуков Звук — колебания частиц воздушной среды, которые воспринимаются органами слуха человека, в направлении их распространения.
Акустическая оценка уровней городского транспортного шума
Расчет эквивалентного уровня звука от транспортного потока на магистрали города; в расчетной точке на территории микрорайона и в помещении. Построение экранирующих сооружений. Определение допустимых норм звука и основные методики защиты от шума.
Производственный шум 2
Шум — это совокупность звуков, неблагоприятно воздействующих на организм человека и мешающих его работе и отдыху. Источниками звука являются упругие колебания материальных частиц и тел, передаваемых жидкой, твердой и газообразной средой.