سرعت صوت
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 امتیاز 5.00 (رای 2)

هدف

هدف این آزمایش، اندازه گیری سرعت صدا در هوا است. آزمایش نیاز ما را به اندازه گیری زمان گرفته شده برای یک پالس صدا برای سفر به یک فاصله داده شده. برای تعیین دقیق سرعت صدا، یک نمودار از فاصله دور سفر شده در زمان زمان گرفته شده، و در نهایت، شیب را بدست آوریم.

نظریه

صدا موجی است که از طریق تغییر فشار منتشر می شود. هدف تولید صدا باعث می شود هوا باعث افزایش فشار در مقابل آن شود. چرخه حرکت موج های بالا و پایین را در موج ایجاد صدا ایجاد می کند.

برای تعیین سرعت یک شی، موقعیت آن به عنوان تابع زمان اندازه گیری می شود. ثابت نگه داشتن سرعت موقعیت یک جسم همیشه خطی را تغییر خواهد داد در زمان افزایش می یابد. از رابطه

سرعت = فاصله سفر / زمان گذشت

ما بدست می آوریم

x=Vt+xo

جایی که

x0 = موقعیت اولیه جسم

از معادله خطی در بالا ما متوجه شیب نمودار نشان می دهد سرعت شی.

حرکت صدا در هوا بستگی به تراکم و دمای هوا پخش دارد. با استفاده از صدا در فرکانس 20Hz، وابستگی دما را می توان از معادله محاسبه کرد

جایی که

T = درجه حرارت در درجه

از لحاظ نظری در فشار اتمسفر طبیعی، با رطوبت نسبی 50 درصد، با سرعت متوسط ​​345.25 m / s حرکت می کند. به طوری که بتوانیم این آزمایش را انجام دهیم زمان مورد نیاز برای سفر فاصله داده شده را اندازه گیری می کنیم.

دستگاه و روش

لوله Lucite: دارای دو بلندگو است که در آن یک بلندگو در انتهای لوله نصب شده است، در حالی که دیگر در داخل لوله حرکت می کند. فاصله بین دو بلندگو را می توان با استفاده از یک نوار متریک مورد استفاده برای کالیبراسیون داخل لوله اندازه گیری کرد. بلندگو اول فرستنده است در حالی که دوم آشکارساز پالس صدا است.

ژنراتور پالس الکتریکی: پالس ولتاژ را فراهم می کند که صدا را در فواصل زمانی ثابت انتقال می دهد. زمان بین اعمال ولتاژ و ظاهر پالس در بلندگو دریافتی برابر با زمان لازم برای پالس صدا برای حرکت بین دو بلندگو است.

اسیلوسکوپ: پرتو الکترونی می تواند برای اندازه گیری سرعت های مختلف در هنگام حرکت به صورت افقی استفاده شود. زمان بین شروع حرکت افقی پرتو الکترون و شروع انحراف عمودی برابر با زمان حرکت پالس صدا بین دو بلندگو است.

روش

  • بلندگو دوم را تا زمانی که اولین پیک بزرگ تیزر ردیابی ولتاژ نمایش داده شده روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ، همزمان با خط خطی 0.5 ms مربوط به زمان، t، برابر با 0.5 ms باشد. اندازه گیری و ثبت موقعیت، x، از سخنران دوم در یک جدول شامل دو ستون، یکی برای زمان t، و دیگری برای موقعیت، x.
  • تکرار مرحله 1 بالا برای مقادیر اضافی t [1، 1.5، 2، 2.5، و 3 ms] مربوط به دیگر خطوط عمودی در صفحه اسیلوسکوپ. ادامه برای استفاده از جدول 1 برای این داده ها.
  • یک نمودار از x (سانتی متر) در مقابل t (میلی ثانیه) قرار دهید. در کلاس، شما این نمودار را با استفاده از اکسل طراحی می کنید.
  • از آنجا که سرعت صدا ثابت است، نمودار x در مقابل t باید یک خط مستقیم باشد. با استفاده از آمار دو بعدی، رگرسیون خطی، vexp.

داده ها

زمان t (ms)موقعیت X (سانتی متر)
0.521.5
138.2
1.555.7
273.52
2.589.8
3107.5

محاسبه و تجزیه و تحلیل

شیب نمودار = (Δy) / Δx

Vدرصد این سطح = 34.43543 cm / ms

تعویض = 4.108

ضریب همبستگی خطی، R2 = 0.999883

Sy = 0.390355

Sشیب = 0.186625

Sجدا کردن = 0.363401

گراف

سوالات

  • خط مستقیم نشان می دهد که سرعت صدا در طول زمان انتشار یکنواخت است.
  • گراف نتیجه منحنی بوده است، زیرا شتاب به صورت غیر صفر به صورت دائمی تغییر می کند.
  • فاصله برای t = 0.5 ms
  • فاصله = سرعت x زمان

    = 34.43543 cm / ms x 0.5

    = 17.2177 سانتی متر

  • فاصله سفر نور
  • فاصله = سرعت (c) زمان x

    = (3.00 x 108 m / s.) x (0.5 x 10-3)

    = 150000 X 1609.34-1

    = 93.2059 مایل

    • الف) نزدیکی ضریب همبستگی خطی، R2 نشان می دهد که دو متغیر خطی هستند.
    • ب) دریافت فاصله در طول هر فاصله زمانی که توسط پالس منتقل می شود.

نتیجه

در نهایت، از آزمایش نشان می دهد که مقدار به دست آمده نزدیک به ارزش نظری است. همچنین می توان منطقی در نظر گرفت که پارامترهای زمان و فاصله به صورت خطی مرتبط هستند.

پیوست ها:
پروندهشرححجم فایل
این فایل را دانلود کنید (speed_of_sound.pdf)سرعت صوتسرعت صوت411 کیلوبایت

نمونه های بیشتر نمونه

پیشنهاد ویژه!
استفاده کنید کوپن: UREKA15 برای دریافت 15.0٪ تخفیف بگیرید

همه سفارشات جدید در:

نوشتن، بازنویسی و ویرایش

سفارش