Garso greičio ore nustatymas stovinčių bangų metodu

4.5 Garso greičio ore nustatymas stovinčių bangų metodu Darbo tikslas: • Nustatytigarso greitį ore stovinčių bangų metodu Teorinės temos: • Bangų sklidimas elastiškoje aplinkoje. Skersinės ir išilginės bangos • Bangų ilgis, periodas, dažnis ir sklidimo greitis • Bangos lygtis • Stovinčios bangos • Garso bangos, jų kilmė ir savybės • Garso greitis dujose Teorinė dalis: Jeigu elastiškoje aplinkoje vienoje vietoje sukeliami jos dalelių svyravimai, tai dėl sąveikos tarp jų šie svyravimai sklinda ta aplinka tam tikru greičiu v. Svyravimo plitimo aplinkoje reiškinys vadinamas banga. Sklindant bangai, aplinkos dalelės neatlieka slenkamojo judėjimo. Jos tik svyruoja apie savo pusiausvyros padėtį. Priklausomai nuo dalelių svyravimo krypties bangos sklidimo krypties atžvilgiu jos skirstomos į išilines ir skersines. Išilginėje bangoje aplinkos dalelės svyruoja išilgai bangos sklidimo krypties (medžiagos periodiškai retėja ir tankėja), skersinėje – statmenai bangos sklidimo krypčiai. Skersinės bangos gali sklisti tikaplinkoje, kurioje galima šlyties deformacija. Skysčiuose ir dujose sklinda tik išilginės bangos. Kietuose kūnuose galimos tempimo – gniuždymo ir šlyties deformacijos; juose gali sklisti abiejų rūšių bangos. Bangos ilgiu λ vadinamas artimiausias atstumas tarp dviejų viena faze svyruojančių taškų. Periodas T – tai vieno pilno svyravimo laikas. Dažnis υ yra svyravimų skaičius per laiko vienetą. Bangos ilgis – tai bangos nueitas kelias per laiką, lygų periodui: (1). Kadangi , tai (2) Bangos lygtis. Koordinačių pradžios tašku parinksime svyravimų centrą O (2 pav.). Tarkim tame taške svyravimai vyksta pagal dėsnį: . Sklindančios x kryptimi plokščios bangos lygtis yra: (3) Jei banga sklinda atvirkščia kryptimi x pakeičiame į –x. ; ; (4). Ypatingos dviejų bangų interferencijos pavyzdys yra stovinčiosios bangos, susidarančios užsiklojant dviem priešingų krypčių vienodų dažnių ir amplitudžių plokščiosioms bangoms. Tarkim, kad dvi vienodų amplitudžių bangos sklinda taip kaip parodyta 3 paveiksle: viena x ašies teigiama kryptim, kita – neigiama (brūkšniuota linija) štisine linija pavaizduota jų atstojamoji. Jeigu koordinačių pradžią paimsime tokiame taške, kuriame priešingos bangos turi vienoda fazes (3 pav.), o laiką apskaičiuosi taip, kad pradinės fazės būtų lygios nuliui, tai abiejų plokščiųjų bangų lygtį galęsime apskaičiuotoi šitokiu pavidalu: ir . Jas sudėjus gauname: (5). Daugiklis parodo, kad aplinkos taškuose atsiranda to paties dažnio svyravimas, kaip ir priešingomis kryptimis sklindančių bangų svyravimai. Daugiklis , nepriklausantis nuo laiko, išreiškia atstojamojo svyravimo amplitudę. Tokia atstojamoji banga vadinama stovinčiaja banga. Tam tikruose stovinčiosios bangos taškuose svyravimo amplitudė yra lygi abiejų sudedamųjų svyravimų amplitudžių sumai, tokie taškai vadinami pūpsniais, kituose taškuose atsojamoji anmplitudė lygi muliui - stovinčiosios bangos mazgai. Atstumas tarp dviejų pūpsnių yra lygus pusei ilgio tų bangų, kurioms interferuojant gaunama stovinčioji banga. Atstumas tarp dviejų gretimų mazgų yra . Svyravimus, kurių dažnis 17 Hz – 20000 Hz, arba bangos ilgis 17mm-17m žmogus suvokia kaip garsą. Garsas atsiranda dinamiškai sutrikdžius tamprią terpę. Išjudinus vien terpės dalelę iš pusiausvyros padėties, atsiranda tamprumo jėga, kuri stengiasi grąžintoi ją į pusiausvyros padėtį. Garso stiprį lemia garso bangos svyravimų amplitudė, o aukštį – dažnis. Garsai skirstomi į tonus – periodinis harmoninis garsas, kurio amplitudė ir dažnis tolygiai kinta; ir triukšmus - patys įvairiausi garsai, kurių stipris, dažnis, amplitudė laikui bėgant kinta netvarkingai. Darbo priemonės ir prietaisai: • Prietaisas garso greičiui ore nustatyti • Garso generatorius • Stiklinis cilindras su vandeniu • Jungiamieji laidai Darbo eiga: 1. Įjungiamas generatorius ir nustatomas pasirinktas dažnis 2. Piltuvėlius į stiklinį indą pilamas vanduo ir keičiant vandens stulpelio aukštį, klausomasi garsumo kitimo. 3. Iširdu spagarsėjimus nustatomos mazgų padėtys h0, h1, …, hn. 4. Apskaičiuojamas bangos ilgis: 5. Randamas garso bangų ore greitis: 6. Matavimai kartojami pakeitus generatoriaus dažnį. 7. Matavimų ir skaičiavimų duomenys surašomi į lentelę. Darbo duomenys: Matavimų ir skaičiavimų duomenys Lentelė υ, Hz h0, m h1, m h2, m h3, m h4, m λ, m c, ms-1 cvid,ms-1 800 0,726 0,512 0,290     0,436 348,8 346,8 1000 0,738 0,567 0,400 0,220   0,345 345,3 1250 0,727 0,586 0,457 0,318 0,173 0,277 346,3 Rezultatai, jų aptarimas ir išvados • Stovinčių bangų metodu apskaičiuotas garso greitis yra 346,8 ms-1. Skaičiavimo duomenys pateikti lentelėje. Pagal garso greičio idealiosiose dujose formulę 23ºC temperatūroje (sausame ore M=28.95mgmol-1) apskaičiuotas garso greitis yra 345,1 ms-1. Drėgname ore garso greitis didesnis ir priklausomai nuo santykinės oro drėgmės 25 ºC temperatūroje yra 346,4-347,8 ms-1. Stovinčių bangų metodu apskaičiuoto ir žinynuose pateikto greičio skirtumas labai mažas (ε

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!