enarzh-CNfrdeiwjanofaptruessv
Ljudhastighet
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Betyg 5.00 (2 röster)

Köpa/Sälja/Hyra

Experimentet syftar till att mäta ljudets hastighet i luften. Experimentet kräver att vi mäter tiden för en ljudpuls för att åka ett visst avstånd. För att noggrant avleda ljudets hastighet kommer vi att rita ett diagram över det avstånd som reste mot tiden och slutligen få höjden.

Teori

Ett ljud är en våg som förökas genom tryckbyte. Objektet som alstrar ljudet kommer att trycka luft vilket resulterar i ökningen av trycket framför den. Cykeln kommer att skapa en rörelse för höga och låga regioner i vågskapande ljudet.

För bestämning av ett objekts hastighet mäts dess position som en funktion av tiden. Hastighetskontrollen konstant kommer ett objekts position alltid att förändras linjärt ökar i tiden. Från förhållandet

Hastighet = sträckt räckvidd / tid förfluten

Vi får

x=Vt+xo

Var

x0 = Objektets ursprungliga position.

Från den linjära ekvationen ovan inser vi att lutningen på den graf som ritats kommer att ge objektets hastighet.

Förflyttningen av ljud i luften beror på densitet och temperatur för förökningens luft. Med hjälp av ljud vid 20Hz-frekvens kan temperaturberoendet beräknas från ekvationen

Var

T = temperatur i grader,

Teoretiskt vid normalt atmosfärstryck rör sig ljudet med 50% relativ fuktighet med en genomsnittlig hastighet på 345.25 m / s. För att kunna utföra experimentet mäter vi den tid som krävs för att resa det angivna avståndet.

Apparat och procedur

Lucite tube: är utrustad med två högtalare, där en högtalare är monterad i rörets ände medan den andra är rörlig inuti röret. Avståndet mellan de två högtalarna kan mätas med en metrisk band som används för att kalibrera rörets insida. Den första högtalaren är sändaren medan den andra är detektorn för ljudpulsen.

Elektrisk pulsgenerator: kommer att tillhandahålla den spänningsimpuls som genererar ljudet som ska överföras med konstanta tidsintervaller. Tiden mellan spänningens applicering och pulsens utseende vid mottagarhögtalaren kommer att vara lika med den tid det tar för ljudpulsen att resa mellan de två högtalarna.

Oscilloskop: Elektronstrålen kan användas för att mäta olika hastigheter när den svepas horisontellt. Tiden mellan början av den elektroniska strålens horisontella rörelse och starten på den vertikala avböjningen är lika med tiden för ljudpulsens rörelse mellan de två högtalarna.

Tillvägagångssätt

  • Flytta den andra högtalaren tills den första stora skarpa toppen av spänningsspåret som visas på oscilloskopskärmen sammanfaller med den vertikala linjen 0.5 ms som motsvarar tiden t, lika med 0.5 ms. Mät och registrera positionen, x, för den andra högtalaren i en tabell som består av två kolumner, en för tiden t och den andra för positionen x.
  • Upprepa steg 1 ovan för ytterligare värden på t [1, 1.5, 2, 2.5 och 3 ms] som motsvarar andra vertikala linjer på oscilloskopskärmen. Fortsätt att använda tabell ett för dessa data.
  • Skriv en graf på x (cm) mot t (ms). I klassen plottar du den här grafen med hjälp av Excel.
  • Eftersom ljudets hastighet är konstant bör grafen för x vs t vara en rak linje. Med hjälp av tvådimensionell statistik, linjär regression, vexp.

Data

tid t (ms)position X (cm)
0.521.5
138.2
1.555.7
273.52
2.589.8
3107.5

Beräkning och analys

Gravens lutning = (Δy) / xx

Vexp = 34.43543 cm / ms

Avlyssning = 4.108

linjär korrelationskoefficient, R2 = 0.999883

Sy = 0.390355

Slutning = 0.186625

Ssnappa upp = 0.363401

Diagrammet

frågor

  • Rätlinjen indikerar att ljudets hastighet är likformig under hela utbredningsperioden.
  • Den resulterande grafen skulle ha varit en kurva eftersom accelerationen skulle vara en icke-noll följaktligen ständigt varierande.
  • Avstånd för t = 0.5 ms
  • Avstånd = hastighet x tid

    = 34.43543 cm / ms x 0.5

    = 17.2177 cm

  • Avstånd som reste av ljus
  • Avstånd = hastighet (c) x tid

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

    = 150000 x 1609.34-1

    = 93.2059 miles

    • a) Närheten av den linjära korrelationskoefficienten, R2 visar att de två variablerna är linjärt relaterade.
    • b) Uppnå avståndet rört av puls under varje tidsintervall.

Slutsats

Slutligen framgår det av experimentet att det erhållna värdet ligger nära det teoretiska värdet. Det kan också med rimligt resultat härledas att parameterns tid och avstånd är linjärt relaterade.

pin It
bilagor:
FilBeskrivningFilstorlek
Hämta den här filen (speed_of_sound.pdf)LjudhastighetLjudhastighet411 kB

Fler provskrivningar

Specialerbjudande!
Använda kupong: UREKA15 för att få 15.0% av.

Alla nya order på:

Skrivning, omskrivning och redigering

Beställ nu