소개 :
사운드 파의 주파수와 파장을 알고 있다면 매체에서 사운드의 속도를 찾을 수 있습니다. 이 수량 사이의 관계는
로 주어질 수 있습니다.v =ט ג,
여기서 v =사운드 전파 속도, ט =주파수 및 ג =음파의 파장. 이 기사에서는 튜닝 포크를 사용하여 공기 중에 소리의 속도를 찾기 위해 연구 할 것입니다. 이러한 튜닝 포크의 주파수는 우리에게 알려져 있습니다. 중공 원통형 튜브 인 공명 튜브에서 공명 조건을 얻을 것입니다. 그것은 부분적으로 물로 가득 차 있습니다. 튜닝 포크는 진동을 생성하는 데 사용됩니다. 이 진동은 공명 튜브에 서있는 파도를 생성합니다. 공명 조건은 공명 튜브에서 수위를 조정함으로써 달성된다. 우리는 공기 기둥에서 공명 현상을 사용하여 소리의 파장을 결정합니다.
공기 열의 공명
공기 기둥의 공명은 공기 기둥에서 사운드의 최대 음량을 얻는 조건입니다. 이 공명 조건은 공기 기둥에서 입사 음파와 반사 음파의 중첩에 의해 얻어집니다.
공기 열에서의 소리 속도 결정
우리의 첫 번째 목표는 공명 튜브에서 공명 조건을 얻는 것입니다. 우리는 튜닝 포크를 사용하여 사운드 파를 생성합니다. 우리는 튜닝 포크의 타인에서 얻은 진동으로부터 공기 영역에서 압축과 희귀 함을 얻습니다. 이러한 교란을 공기에 채워진 튜브로 보내면 고정 경계에서 튜브 상단으로 다시 반사됩니다. 이로 인해 두 파도 사이에는 간섭이 있습니다. 하나의 파도는 튜브로 우리가 보낸 입사 파인 경우, 다른 파도는 튜브의 고정 경계에서 반사 후 수신됩니다.
튜브의 열린 끝에서 폐쇄 끝까지의 거리를 적절하게 선택하면 튜브에 서있는 종 방향 파가 형성되어 공명 조건이 생성됩니다. 사운드 파의 공명은 소리의 음량이 증가함에 따라 나타납니다. 이 공명 조건에서, 수면에서 공기가 세로로 자유롭게 움직일 수없고 열린 끝에는 안티 노드가 있습니다.
.우리가 알다시피, 파동의 하나의 전체 파장은 두 노드 사이의 거리이며 안티 노드는 노드 사이의 중간 쯤입니다. 따라서, 안티 노드에서 노드까지의 거리는 파장의 ג 4, 3 ג 4, 5 ג 4 등에 해당합니다.
튜브의 열린 끝에서의 안티 노드 위치는 정확하게 위치 할 수 없으므로 열린 끝에서 첫 번째 노드까지의 거리가 고려되지 않습니다. 공명 조건에서 한 노드에서 다음 인접 노드까지의 거리를 측정합니다. 우리는 수질 저장소에 부착 된 긴 원통형 플라스틱 튜브를 가져갈 것입니다.
튜닝 포크가 튜브의 상단 개방 끝에 고정되는 동안 수위를 높이거나 낮추어 워터 컬럼의 길이를 변경할 수 있습니다.
장비 필수
(i) 공명 튜브 장치
(ii) 오차 ± 0.5 %
인 알려진 주파수의 3 가지 다른 튜닝 포크(iii) 튜닝 포크를위한 해머/고무 망치
(iv) 물 제거를위한 플라스틱 비이커 및 전구
(v) 오차 ± 2 ° C를 갖는 온도계
절차
- 우리는 튜브에 물을 채울 것입니다.
- 우리는 고무 망치/망치로 튜닝 포크 중 하나를 치고 튜브에 닿지 않도록 워터 컬럼 위로 잡을 것입니다.
- 우리는 물 저장소를 사용하여 최대 강도, 즉 공명 조건으로 사운드를 얻음으로써 물의 수준을 조정합니다.
- 우리는이 지점을 튜브 외부에 표시 할 것입니다.
- 우리는 다음 공명 길이를 찾기 위해 물을 더 낮추겠습니다.
- 우리는 튜브의 길이가 허락하는 한 위에서 언급 한 단계를 계속할 것입니다.
- 우리는 측정에서 미터로 길이 λ/4, 3λ/4 등을 얻고 열 길이의 진행을 1, 3, 5, 7으로 확인합니다. 우리는 소리의 파장과 속도를 계산합니다. .
- 우리는 다른 튜닝 포크에 대한 절차를 반복 할 것입니다.
- 사운드의 속도를 시간당 마일로 얻기 위해 속도를 m/sec에 2.24의 계수에 곱합니다.
- 공기 온도가 증가함에 따라 소리 속도가 증가함에 따라 참조를 위해 실내 온도를 기록해야합니다.
결론
이 기사에서는 공기 기둥에서 공명 현상을 사용하여 음파 속도를 얻는 법을 배웠습니다. 우리는 튜닝 포크로 생성 된 음파를 액체로 채워진 튜브로 보냈습니다. 파도는 수면에서 튜브를 다시 반사하여 파도가 아래쪽으로 이동하여 정재파를 만듭니다. 우리는 수위의 적절한 조정에 의해 공명 조건을 얻었습니다. 우리는 알려진 주파수의 튜닝 포크의 주파수와 두 개의 다른 공명 길이에서 수위의 위치를 알면 음파의 속도를 계산했습니다.
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