Medición de la velocidad del sonido

La velocidad del sonido se mide de la siguiente manera: Método experimental: cuando cantas o gritas frente a una pared alta o en un valle, a menudo puedes escuchar el eco, y el eco es más claro y fuerte en la mañana, por lo que es mejor realizar este experimento por la mañana. Primero, elija una ubicación experimental adecuada, como una pared alta con un espacio plano y abierto frente a ella. El experimentador se paró a una distancia R del muro alto y golpeó el badajo a intervalos uniformes T.

Cuando el primer sonido de explosión reflejado se superpone completamente con el segundo sonido de explosión, significa que el sonido de cada sonido de explosión se transmite a la pared alta y se refleja de regreso en la pared alta. El lugar del experimentador es exactamente igual al intervalo de tiempo T entre los golpes del badajo. Por tanto, la velocidad v de propagación del sonido es v=2R/T.

Párate a 100 metros o más de la pared alta y golpea el badajo a ciertos intervalos. Preste atención a controlar el ritmo de los golpes, de modo que el sonido de los golpes reflejado desde la pared alta se superponga con el sonido de los golpes. Uno de los estudiantes que se encuentra cerca informará la cantidad de toques y los otros estudiantes usarán cronómetros o relojes para medir el tiempo. Se mide el intervalo de tiempo t entre 20 y 50 golpes y a partir de los resultados obtenidos se calcula el intervalo de tiempo T (segundos) entre golpes.

Utilice una cinta métrica para medir la distancia R (metros) desde el lugar del golpe hasta la pared alta. Sustituya los datos obtenidos en la fórmula v=2R/T para encontrar la velocidad del sonido en metros. Al mismo tiempo, observe la temperatura del aire en el momento de la medición, porque la velocidad de propagación del sonido en el aire está relacionada con la temperatura.

Instrumentos y equipos necesarios: un martillo, un cronómetro o reloj y una cinta métrica.

Nota: La distancia entre el experimentador y la pared debe ser tal que el eco se pueda escuchar claramente. Si cada dos golpes coincide con el eco, la fórmula de la velocidad del sonido v=2R/T. Contenido del experimento: conectar el sistema de medición. La salida del generador de señal de función está conectada en paralelo con el transductor transmisor y la entrada X (Y2) del osciloscopio, y la salida del transductor receptor está conectada con la entrada Y1 del osciloscopio.

Practicar el uso de generadores de señales de funciones y osciloscopios. Utilice un osciloscopio para observar las diferentes señales de forma de onda proporcionadas por el generador de señales. Utilice un osciloscopio para observar las figuras de Lissajous.

Ajusta la frecuencia de resonancia. El generador de señales emite una señal sinusoidal, la frecuencia se ajusta a la frecuencia de resonancia del transductor y se registra la frecuencia de resonancia f. En este momento, las ondas ultrasónicas emitidas por el transductor son más fuertes.

Mide la velocidad del sonido mediante el método de la onda estacionaria. La frecuencia de salida del generador de señal está en la frecuencia de resonancia; el interruptor de selección del modo de trabajo del eje Y del osciloscopio está configurado en Y1 y la perilla "Pull Y1 (X)" está presionada hacia adelante. Comenzando desde una distancia de aproximadamente 1 cm entre los dos transductores, mueva el transductor receptor de cerca a lejos, observe los cambios de la señal recibida en el osciloscopio y registre la recepción cuando el valor máximo de la onda sinusoidal 1.ª, 2.ª, 3.ª y 20.ª Aparece la posición del transductor son las lecturas del pie de rey L1, L2, L3 y L20.

Utiliza el método de comparación de fases para medir la velocidad del sonido. La frecuencia de salida del generador de señal está en la frecuencia de resonancia; el interruptor de selección del modo de trabajo del eje Y del osciloscopio se puede colocar en cualquier posición y se retira la perilla "Pull Y1 (X)".

Comience desde una distancia de aproximadamente 1 cm entre los dos transductores, mueva el transductor receptor de cerca a lejos, observe los cambios en la figura de Lissajous en el osciloscopio y escriba el 1.º, 2.º, 3.º y 20. Cuando aparece una línea recta, la posición del transductor receptor son las lecturas L1, L2, L3 y L20 del pie de rey.

Utilice el método de diferencia por diferencia para encontrar la longitud de onda λ y luego encuentre la velocidad del sonido v; calcule la incertidumbre de la velocidad del sonido y exprese los resultados de la medición.