ЗЗкаап
 |
ЭЭО
ЭЭЭ
9
8 7
7.1 Описание установки.
Схема установки представлена на рис. 14. Установка состоит из трубы 4, на которой намотан нагреватель 7, питаемый через автотрансформатор 8 от сети переменного тока. Температура воздуха в трубе измеряется термопарой. Для измерения температуры имеется вторичный прибор 9. Звуковые волны в трубе возбуждаются излучателем 2, питаемым от звукового генератора 1. Сигнал звукового генератора принимается приёмником 3 и регистрируется осциллографом 6 (вместо осциллографа может быть использован другой регистрирующий прибор). При отражении бегущей волны от закрытого конца трубки в трубке образуется стоячая волна. Если при отражении не происходит потерь энергии, то на закрытом конце трубки всегда образуется узел смещений. Расстояние между двумя соседними узлами равно половине длины бегущей волны. Установлению стоячей волны в трубке соответствует резкое возрастание амплитуды колебаний, регистрируемых осциллографом.
7.2. Порядок проведения опыта.
Включив осциллограф, разворачивают светящееся пятно на экране в горизонтальную линию.
ВНИМАНИЕ! Не следует давать возможность пятну на экране оставаться на одном месте, это вызывает «прогорание» экрана.
После подготовки осциллографа к работе включают звуковой генератор. Затем, регулируя величину его выходного сигнала, устанавливают на экране осциллографа необходимую амплитуду сигнала, регистрируемого приёмником звуковой волны.
Изменяя частоту звукового сигнала от 900 до 2000 Гц, последовательно возбуждают в трубке стоячие волны. Установлению стоячих волн соответствует резкое возрастание амплитуды колебаний, наблюдаемых на экране осциллографа. Частоты, при которых произошло установление стоячих волн, определяются по максимуму амплитуды сигнала на осциллографе.
Примечание. Если сигнал выходит за пределы экрана осциллографа, необходимо уменьшить его усилие до значения, удобного для наблюдения.
Измерение каждой резонансной частоты производят 3 раза и вычисляют среднее значение. Опыт проводят последовательно для нескольких температур (задаются преподавателем), начиная с комнатной. Изменение температуры осуществляется изменением напряжения на электронагревателе с помощью автотрансформатора.
Результаты измерений заносятся в табл. 11
7.3 Обработка результатов измерений.
Скорость звука определяется по формуле
,
м/с
где
- длина волны,
м; (2)
- частота звука,
1/с=Гц.
Таблица 11.
Измерение величины |
№ опыта |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
1. Температура воздуха t,0С |
||||
|
2. Температура воздуха Т,0К |
||||
|
3. Первая, частота, при которой наблюдается стоячая волна Vn,Гц |
||||
|
4. Вторая частота, при которой наблюдается стоячая волна Vn+1,Гц |
||||
|
5. Третья частота, при которой наблюдается стоячая волна Vn+2,Гц |
||||
|
6. Скорость звука а1, м/с (для частот Vn и Vn+1) |
||||
|
7. Скорость звука а2, м/с (для частот Vn+1 и Vn+2) |
||||
|
8. Среднее значение а, м/с |
||||
|
9. Показатель адиабаты К |
||||
|
10. Табличная величина Кт=Ср/Сv |
||||
|
11. Погрешность, % |
||||
Стоячая волна образуется каждый раз, когда на длине
трубы L откладывается целое число полуволн 
, т.е.
, n=(1,2,3,…).
Отсюда
,
(3)
Подставляя (3) в (2), получим уравнение для определения скорости звука
(4)
L=0,730м.
Число «n» определяется из наблюдения двух последовательных состояний колеблющийся системы, при которых устанавливаются стоячие волны, следующим образом
отсюда
n=
(5)
Примечание: значение n1 и n2 округляют до ближайшего целого числа.
Таким образом, определив n по данным измерений с помощью уравнения (5), вычисляют скорость звука по формуле (4). Затем строят график зависимости скорости звука от температуры. Показатель адиабаты для каждого значения средней скорости звука вычисляют по уравнению (1):
К=
. (6)
Полученные значения сравнивают с табличными (1), определяют погрешность.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.