Лабораторная работа «Определение скорости звука при помощи резонансной трубы»

Лабораторная работа «Определение скорости звука при помощи резонансной трубы»

Прибор, применяемый в этой работе, показан на рис. 5.

Резонансная труба представляет собой длинную узкую трубу А, соединенную с резервуаром В через резиновый патрубок В обеих трубах находится вода. Когда В поднят, длина воздушного столба в А уменьшается, а когда В опускается, длина столба воздуха в А увеличивается. Поместите колеблющийся камертон сверху А, когда длина столба воздуха в А практически равна нулю. Вы не услышите никакого звука. По мере увеличения длины столба воздуха в А вы услышите, как звук усиливается, достигает максимума, а затем начинает затихать. Повторите эту процедуру, регулируя В таким образом, чтобы длина воздушного столба в А давала максимальный по силе звук. Затем замерьте длину J₁ столба воздуха (рис. 5).

Громкий звук слышен потому, что собственная частота столба воздуха равна собственной частоте камертона, и поэтому воздушный столб колеблется в унисон с ним. Вы нашли первое положение резонанса. Фактически длина колеблющегося воздуха несколько больше столба воздуха в А.

Итак,

Длина l - это дополнительная длина, которая должна быть добавлена к длине столба воздуха J₁, чтобы получить более точную длину колеблющегося воздуха. Эта поправка называется краевой коррекцией.

Если вы опустите В еще ниже так, чтобы длина воздушного столба увеличилась, то найдете другое положение, в котором звук достигает максимальной силы. Точно определите это положение и измерьте длину J₁ столба воздуха. Это - второе положение резонанса Как и прежде, вершина находится на открытом конце трубы, а узел - на поверхности воды. Это может быть достигнуто только в случае, когда длина столба воздуха в трубе приблизительно составляет s длины волны (3/4 λ). Краевая коррекция остается такой же, как и прежде, поэтому Вычитание двух замерев дает формулу: и поправка сокращается. Итак, где f - частота камертона.

Это быстрый и достаточно точный способ определения скорости звука в воздухе.

Домашнее задание

Повторить п. 36-39.