Ćwiczenie 125

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

  1. Zapisać temperaturę t w pomieszczeniu.
  2. Włączyć generator i ustawić wybraną częstotliwość w zakresie 40,1 - 40,3 kHz.
  3. Włączyć komputer, uruchomić program Fala stojąca (klikając ikonę Ultradźwięki fala stojąca).
  4. Ustawić odbiornik w odległości około 10 cm od nadajnika.
  5. 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.
  6. Za pomocą kursora wyznacz położenia maksimów: pierwszego (x1) oraz każdego kolejnego (xm).
  7. Pomiar powtórzyć pięciokrotnie, każdorazowo zapisując częstotliwość generatora f.
  8. Zakończyć pracę programu - kliknąć przycisk Koniec pracy programu.

Wyznaczenie prędkości fal ultradźwiękowych z badań interferencji fal pochodzących z dwóch jednakowych nadajników

  1. Uruchomić program Young (klikając ikonę Ultradźwięki Young).
  2. Ustawić odchylenie nadajników o około 50° w prawo.
  3. Uruchomić rejestrację sygnału (kliknąć przycisk WYKONUJ POMIARY).
  4. Wolno obrócić nadajniki do położenia kątowego 50° w lewo.
  5. Wyłączyć rejestrację sygnału (kliknięciem przycisku WYKONUJ POMIARY).
  6. Odczytać kątowe położenia maksimów z prawej αnP i lewej strony αnL.
  7. Pomiar powtórzyć pięciokrotnie, każdorazowo zapisując częstotliwość generatora f.

Opracowanie wyników

Wyznaczenie prędkości fal ultradźwiękowych z badań interferencji fal nadawanej i odbitej

  1. Wyznaczyć długość fali z pomiarów kolejnych maksimów fali stojącej.
  2. Korzystając z otrzymanych wyników, wyznaczyć prędkość propagacji fal ultradźwiękowych w powietrzu dla każdej serii pomiarowej.
  3. Wyznaczyć średnią prędkość propagacji fal ultradźwiękowych oraz jej niepewność pomiarową.
  4. Przedstawić ostateczne wyniki doświadczenia (odpowiednio zaokrąglone).

Wyznaczenie prędkości fal ultradźwiękowych z badań interferencji fal pochodzących z dwóch jednakowych nadajników

  1. Korzystając z otrzymanych wyników wyznaczyć prędkość propagacji fal ultradźwiękowych w powietrzu dla każdej serii pomiarowej.
  2. Obliczyć wartość średnią prędkości i jej niepewność.
  3. Przedstawić ostateczne wyniki doświadczenia (odpowiednio zaokrąglone).

Ponadto

  1. 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).
  2. Porównać wyniki otrzymane obiema metodami do wyliczonej wartości teoretycznej. Zapisać wnioski.
Załącznik