Реферат по предмету "Физика"


Определение скорости распространения звука в воздухе

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 Аи />– 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

,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 />

/>/>/>

/>; /> — L1промахов нет.

/>/> — L2промахов нет.

/>/> — L3промахов 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
/>/>/>/>

/>

V, 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 равно23,2

Время затухания равно />


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :