Wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu
metodą przesunięcia fazowego

Informacje do doświadczenia

• Numer stanowiska w pracowni: 101 (sala 217).
• Doświadczenie wykonać na podstawie opisu zawartego w skrypcie [1].
• Film instruktażowy jest dostępny na stronie (www).
• Stosunek ciepła właściwego przy stałym ciśnieniu do ciepła właściwego przy stałej objętości dla powietrza wynosi: κ = 1,4.
• Pomiary wykonywać dla wybranych częstotliwości z przedziału od 3 kHz do 8 kHz.

Przebieg doświadczenia

1. Każdorazowo ustawiać częstotliwość generowanej fali dźwiękowej. Zapisać generowaną częstotliwość (f) i jej dokładność (Δf).
2. Zanotować położenia mikrofonu (x_m) dla których na oscyloskopie uzyskuje się podobne figury Lissajous (najwygodniej: linię prostą o takim samym nachyleniu).

Ponadto

1. Zanotować temperaturę powietrza (t) w jakiej przeprowadzano pomiary. Zanotować dokładność tego pomiaru (Δt).

Opracowanie wyników

1. Dla każdej częstotliwości obliczyć kolejne różnice zanotowanych położeń mikrofonu. Jeżeli wyniki znacznie różnią się od siebie, odrzucić te, które odbiegają od pozostałych.
2. Dla każdej częstotliwości obliczyć średnią różnicę położeń mikrofonu – długość fali dźwiękowej (λ).
3. Dla każdej częstotliwości i obliczonej długości fali dźwiękowej obliczyć prędkość dźwięku (v(f)). Jeżeli któryś z wyników znacznie odbiega od pozostałych, odrzucić go.
4. Obliczyć średnią prędkość dźwięku (v) i jej niepewność (Δv).
5. Przedstawić ostateczny wynik doświadczenia (odpowiednio zaokrąglony).

Ponadto

1. Obliczyć prędkość dźwięku (v_t) na podstawie równania teoretycznego. Do obliczeń wykorzystać zanotowaną temperaturę. Określić niepewność wyznaczonej prędkości (Δv_t).
2. Wynik obliczeń i błąd przedstawić w postaci zaokrąglonej.
3. Porównać otrzymane wyniki.
4. Zapisać wnioski.