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 (x_m).
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 α_nP i lewej strony α_nL.
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.