Meranie rýchlosti zvuku - protokol o laboratórnej úlohe

Rýchlosť zvuku vo vzduchu

Potreby: Tónový generátor, reproduktor, spojovacie vodiče, rezonančná trubica( s možnosťou menenia výšky hladiny)

Teória: Pre zvukové vlny šíriace sa od zdroja v danom prostredí rýchlosťou c platí c= λ .f , kde λ je dĺžka vlny a f frekvencia kmitov zdroja vĺn. Rýchlosť šírenia sa zvuku, ktorý je mechanickým vlnením, je pri danej teplote vzduchu konštantná. Frekvencia zdroja zvuku- v prípade, že týmto zdrojom je tónový generátor- môžeme jednoducho odčítať na tónovom generátore. V prípade, že by sme mali dočinenia s postupným vlnením, vlnovú dĺžku, ako druhý udaj potrebný k určeniu rýchlosti zvuku, by sme merať nemohli. Tento problém môžeme prekonať vytvorením podmienok pre vznik stojatého vlnenia. Stojaté vlnenie, ako vieme, vznikne zložením dvoch proti sebe postupujúcich vlnení s rovnakou vlnovou dĺžkou(alebo frekvenciou) a rovnakou amplitúdou. Stojaté vlnenie je charakteristické vytvorením sa kmitní ( miest s maximálnou amplitúdou, rovnajúcou sa dvojnásobku amplitúdy postupujúceho vlnenia) a uzlov ( miest s nulovou amplitúdou). Stojaté vlnenie môže vzniknúť teda aj zložením postupujúceho vlnenia a vlnenia odrážaného od rozhrania dvoch prostredí, ku ktorému postupujúce vlnenie dospelo. Ako typický príklad spomeňme v tejto súvislosti pokusy s gumenou hadicou na jednom konci upevnenou na druhom na druhom konci rozkmitávanou. Z mechanického hľadiska je analogickým prípadom vlnenie vzduchového stĺpca v rezonančnej trubici. Cieľom tejto úlohy je štúdium zákonov vlnenia a určenie rýchlosti zvuku vo vzduchu metódou rezonancie.