מהירות הקול
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 5.00 דירוג (הצבעות 2)

מַטָרָה

הניסוי נועד למדוד את מהירות הקול באוויר. הניסוי מחייב אותנו למדוד את הזמן שנדרש עבור דופק צליל לנסוע מרחק נתון. כדי להסיק במדויק את מהירות הקול אנו מתכננים גרף של המרחק נסע לעומת הזמן שנלקח, ולבסוף, להשיג את המדרון.

תֵאוֹרִיָה

צליל הוא גל כי הוא מופץ באמצעות שינוי בלחץ. האובייקט שיוצר את הצליל ידחוף את האוויר ויגרום לעלייה בלחץ מולו. המחזור תיצור תנועה של אזורים גבוהים ונמוכים ביצירת הצליל.

כדי לקבוע את המהירות של אובייקט המיקום שלה נמדדת כפונקציה של זמן. החזקת מהירות קבועה המיקום של אובייקט תמיד לשנות ליניארית יגדל בזמן. מהיחסים

מהירות = מרחק הנסיעה / הזמן שחלף

השגנו

x=Vt+xo

איפה

x0 המיקום ההתחלתי = של האובייקט.

מן המשוואה ליניארית לעיל אנו מבינים את המדרון של הגרף זממו ייתן את מהירות האובייקט.

תנועת הצליל באוויר תלויה בצפיפות ובטמפרטורה של אוויר ההתפשטות. באמצעות קול בתדר 20Hz, תלות הטמפרטורה ניתן לחשב מן המשוואה

איפה

T = טמפרטורה במעלות,

תיאורטית בלחץ אטמוספרי רגיל, עם צליל לחות יחסית של 50% נע במהירות ממוצעת של 345.25 m / s. כדי שנוכל לבצע את הניסוי, נמדוד את הזמן שנדרש לנוע למרחק הנתון.

מנגנון והליך

צינור לוסטה: מצויד בשני רמקולים, כאשר אחד הדובר מצויד בסוף הצינור ואילו השני הוא מטלטל בתוך הצינור. המרחק בין שני הרמקולים ניתן למדוד באמצעות סרט מדידה המשמש לכייל את החלק הפנימי של הצינור. הרמקול הראשון הוא המשדר בעוד השני הוא גלאי דופק הקול.

גנרטור הדופק החשמלי: יספק את דופק המתח שיייצר את הצליל שישודר במרווחי זמן קבועים. הזמן בין הפעלת המתח לבין הופעת הדופק ברמקול המקבל יהיה שווה לזמן הדרוש עבור דופק הקול בין שני הרמקולים.

אוסצילוסקופ: קרן אלקטרונים ניתן להשתמש כדי למדוד את המהירות השונים כאשר נסחף אופקית. הזמן בין תחילת התנועה האופקית של קרן האלקטרונים לבין תחילת ההסטה האנכית שווה לזמן הנסיעה של הדופק בין שני הרמקולים.

נוהל

  • הזז את הרמקול השני עד שהפסגה החדה הגדולה הראשונה של נקודת המתח המוצגת במסך האוסילוסקופ תואמת את הקו האנכי של 0.5 ms המתאים לזמן, t, שווה ל- 0.5 ms. למדוד ולהקליט את המיקום, x, של הדובר השני בטבלה המורכבת משתי עמודות, אחת לזמן t, והשניה עבור המיקום x.
  • חזור על שלב 1 לעיל לערכים נוספים של t [1, 1.5, 2, 2.5 ו- 3 ms] המתאימים לקווים אנכיים אחרים במסך האוסילוסקופ. המשך להשתמש בטבלה הראשונה עבור נתונים אלה.
  • גרף גרף של x (cm) לעומת t (ms). בכיתה, אתה מתווה תרשים זה באמצעות Excel.
  • מאז מהירות הקול הוא קבוע, את גרף x לעומת t צריך להיות קו ישר. שימוש בנתונים דו-ממדיים, רגרסיה לינארית, נפיחות.

נתונים

time t (ms)מיקום X (ס"מ)
0.521.5
138.2
1.555.7
273.52
2.589.8
3107.5

חישוב וניתוח

שיפוע הגרף = (Δy) / Δx

Vexp = 34.43543 ס"מ / ms

יירוט = 4.108

מקדם מתאם ליניארי, R2 = 0.999883

Sy = 0.390355

Sמדרון = 0.186625

Sלעכב = 0.363401

גרף

שאלות

  • הקו הישר מציין כי מהירות הקול אחידה לאורך כל תקופת ההפצה.
  • התרשים שהתקבל היה עקומה כמו האצה יהיה לא אפס ולכן משתנה כל הזמן.
  • מרחק עבור t = 0.5 ms
  • מרחק = מהירות x זמן

    = 34.43543 cm / ms x 0.5

    = 17.2177 ס"מ

  • מרחק נסיעה לאור
  • מרחק = מהירות (c) x זמן

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

    = 150000 x 1609.34-1

    = 93.2059 מיילים

    • א) הקרבה של מקדם המתאם הלינארי, R2 מראה כי שני המשתנים קשורים באופן ליניארי.
    • ב) קבלת המרחק נעה על ידי הדופק במהלך כל מרווח זמן.

סיכום

לבסוף, ניכר מן הניסוי שהערך המתקבל קרוב לערך התיאורטי. ניתן גם להסיק באופן סביר כי הפרמטרים זמן ומרחק קשורים באופן ליניארי.

קבצים מצורפים:
פילהתיאורגודל הקובץ
הורד קובץ זה (speed_of_sound.pdf)מהירות הקולמהירות הקול411 kB

עוד דוגמאות כתיבה

הצעה מיוחדת!
השתמש קופון: UREKA15 כדי לקבל הנחה של 15.0%.

כל ההזמנות החדשות ב:

כתיבה, שכתוב ועריכה

הזמן עכשיו