Przejdź do treści
Wyznaczenie prędkości fal ultradźwiękowych metodami interferencyjnymi
Informacje do doświadczenia
- Numer stanowiska w pracowni: 125 (sala 217).
- Doświadczenie wykonać na podstawie opisu (pobierz dokument).
- Film instruktażowy jest dostępny na stronie (www).
Przebieg doświadczenia
Wyznaczenie prędkości fal ultradźwiękowych z badań interferencji fal nadawanej i odbitej
- Zapisać temperaturę t w pomieszczeniu.
- Włączyć generator i ustawić wybraną częstotliwość w zakresie 40,1 - 40,3 kHz.
- Włączyć komputer, uruchomić program Fala stojąca (klikając ikonę Ultradźwięki fala stojąca).
- Ustawić odbiornik w odległości około 10 cm od nadajnika.
- Zarejestrować m kolejnych maksimów (co najmniej 10). Rejestrację sygnału w programie uruchamia się przyciskiem WYKONUJ POMIARY, połżenie odbiornika zmieniać tak, aby jeden obrót pokrętła wykonywać około 10 s.
- Za pomocą kursora wyznacz położenia maksimów: pierwszego (x1) oraz każdego kolejnego (xm).
- Pomiar powtórzyć pięciokrotnie, każdorazowo zapisując częstotliwość generatora f.
- Zakończyć pracę programu - kliknąć przycisk Koniec pracy programu.
Wyznaczenie prędkości fal ultradźwiękowych z badań interferencji fal pochodzących z dwóch jednakowych nadajników
- Uruchomić program Young (klikając ikonę Ultradźwięki Young).
- Ustawić odchylenie nadajników o około 50° w prawo.
- Uruchomić rejestrację sygnału (kliknąć przycisk WYKONUJ POMIARY).
- Wolno obrócić nadajniki do położenia kątowego 50° w lewo.
- Wyłączyć rejestrację sygnału (kliknięciem przycisku WYKONUJ POMIARY).
- Odczytać kątowe położenia maksimów z prawej αnP i lewej strony αnL.
- Pomiar powtórzyć pięciokrotnie, każdorazowo zapisując częstotliwość generatora f.
Opracowanie wyników
Wyznaczenie prędkości fal ultradźwiękowych z badań interferencji fal nadawanej i odbitej
- Wyznaczyć długość fali z pomiarów kolejnych maksimów fali stojącej.
- Korzystając z otrzymanych wyników, wyznaczyć prędkość propagacji fal ultradźwiękowych w powietrzu dla każdej serii pomiarowej.
- Wyznaczyć średnią prędkość propagacji fal ultradźwiękowych oraz jej niepewność pomiarową.
- Przedstawić ostateczne wyniki doświadczenia (odpowiednio zaokrąglone).
Wyznaczenie prędkości fal ultradźwiękowych z badań interferencji fal pochodzących z dwóch jednakowych nadajników
- Korzystając z otrzymanych wyników wyznaczyć prędkość propagacji fal ultradźwiękowych w powietrzu dla każdej serii pomiarowej.
- Obliczyć wartość średnią prędkości i jej niepewność.
- Przedstawić ostateczne wyniki doświadczenia (odpowiednio zaokrąglone).
Ponadto
- Na podstawie zmierzonej temperatury wyznaczyć teoretyczną wartość prędkości propagacji fal akustycznych w powietrzu, korzystając z równania v = [331,5 + (0,6 t)] m/s, gdzie t oznacza wartość temperatury w stopniach Celsjusza (°C).
- Porównać wyniki otrzymane obiema metodami do wyliczonej wartości teoretycznej. Zapisać wnioski.