Wstęp teoretyczny:
Zaburzenie równowagi powstające w jednym punkcie ośrodka sprężystego przenosi się na inne cząstki ośrodka i nosi nazwę ruchu falowego lub fali.
Rodzaje fal:
· fala podłużna- w trakcie jej przechodzenia cząsteczki ośrodka drgają równolegle do kierunku rozchodzenia się zaburzenia;
· fala poprzeczna- podczas jej rozchodzenia cząsteczki ośrodka drgają prostopadle do kierunku rozchodzenia;
· fala sinusoidalna- jest to fala wywołana przez ciała drgające ruchem harmonicznym;
Prędkość fali:
Prędkość rozchodzenia się zaburzenia w danym ośrodku sprężystym. W powietrzu, w warunkach normalnych (0º, ciśnienie 1014 hPa) wynosi ona 332 m/s, w wodzie 1460 m/s a w stali 5790 m/s.
Prędkość rozchodzenia się fali dźwiękowej jest zależna od gęstości i własności sprężystych ośrodka, na przykład od ciśnienia i temperatury powietrza. W przypadku, gdy powietrze porusza się, fale dźwiękowe są unoszone wraz z nim i prędkość ich zależy dodatkowo od kierunku i prędkości tego ruchu.
Dyspersja- zależność prędkości od częstotliwości dźwięku. Dla fal dźwiękowych w powietrzu dyspersja jest bardzo mała i zależy głównie od zawartości pary wodnej i dwutlenku węgla.
Fale dźwiękowe:
Fala akustyczna jest to podłużna fala zagęszczeń i rozrzedzeń ośrodka, mogąca rozchodzić się w ciałach stałych, ciekłych i gazowych.
Fala taka może rozchodzić się w jednym ośrodku sprężystym- takim ośrodkiem jest otaczające nas powietrze.
Fala dźwiękowa i ultradźwięki:
Fala dźwiękowa jest podłużną falą mechaniczną o częstotliwości z zakresu słyszanego dla człowieka tj. od około 20 Hz do około 20 kHz. Fale o częstotliwości wyższej od górnej granicy nazywamy ultradźwiękami, a o częstotliwości niższej od dolnej granicy- infradźwiękami.
Plan pracy:
· Przygotowanie układu doświadczalnego: dekadowy generator akustyczny, głośnik i mikrofon umieszczone wewnątrz szklanej rury na tle skali milimetrowej, którą jest linijka o długości 1 m; oscyloskop.
· Wybranie dowolnej częstotliwości fali dźwiękowej podawanej z generatora akustycznego;
· Przełączenie pracy oscyloskopu w tryb X-Y;
· Zmieniając odległość mikrofonu od głośnika obserwować zmiany kształtu krzywej Lissajous i dokonać pomiaru położeń mikrofonu, które pozwolą na wyznaczenie długości badanej fali dźwiękowej;
· Wykonanie analogicznych pomiarów dla innych częstotliwości.
evfrozyna