Зертханалық жұмыс №2 «Ауадағы дыбыстың таралу жылдамдығын анықтау». Физика, 11 сынып, дидактикалық материал.

Зертханалық жұмыс № 2

Ауадағы дыбыстың тарлуы жылдамдығын анықтау

Жұмыс мақсаты: резонанс құбылысы арқылы ауадағы дыбыстың таралу жылдамдығын анықтауды үйрену.

 Құралдар мен жабдықтар: суы бар резервуармен резеңке түтік арқылы жалғастырылған шыны цилиндр, камертон, балғашық.

 Жұмыстың орындалуы

 ауадағы дыбыстың таралу жылдамдығын резонанс әдісі арқылы анықтау. Эксперименттік құрылғы суреттегідей, суы бар резервуармен резеңке түтік арқылы жалғастырылған шыны цилиндрден тұрады. Резервуарды төмен немесе жоғары қозғалта отырып, цилиндр ішіндегі сұйық деңгейін өзгерте аламыз. Осы кезде цилиндр ішіндегі ауа бағанының деңгейі өзгереді. Сұйық деңгейінің ұзындығы шкала арқылы өлшенеді.

 Тербеліс көзі ретінде жиілігі 517 Гц болатын камертон қолданылады.

 Камертоннан шығатын дыбыс толқындары мен су бетінен шағылған толқын ауа бағанында қабаттасып интерференцияланады. Егер ауа бағанының ұзындығында толқынның ұзындығының төрттен бір тақ саны сәйкес келсе, онда түтік ішінде орталардың шекарасында түйіні, ал цилиндрдің ашық ұшында шоғыры бар тұрғын толқындар пайда болады.

 Бұл жағдайда цилиндр ішіндегі ауа бағанындағы дыбыс қатты шығады, себебі цилнидрдің ашық шетінде ығысу шоғы орналсақандықтан бөлшектердің жылдамдығы мен энергияның қоршаған ортаға берілу шарты ең тиімді болып саналады.

 Жұмыс барысы

 Цилиндрт ішіндегі сұйық деңгейін өзгерту кезінде дыбыс әлсірейді. Егер су деңгейі жарты толқынның аралығына дейін ығысатын болса және ауа бағанының деңгейі қайтадан төрттен бір толқынның тақ санына тең болса, дыбыс күшейеді. Камертонның белгілі тербеліс жиілігінде және тізбектелген дыбыс түйіндерінің максимумы ретінде жарты толқындардың аралығын өлшеу арқылы ауадағы дыбыстың таралу жылдамдығын анықтай аламыз.

 Есептеу формуласы келесі түрде болады:

 v = λν = 2(x₂ − x₁)ν (1)

 мұндағы x₁— су деңгейінің бастапқы орны, x₂ – су деңгейінің соңғы орны (x₂ > x₁).

 Жұмысты орындаудың келесі реті ұсынылады:

•  Камертонды А шыны цилнидрдің жоғары жағынан суретте көрсетілгендей орналастырыңыз. Балғашықтың көмегімен камертонды соғу арқылы оның тармақтарын тербеліске келтіріңіз. Ұстағышта тұрған В резервуарды анықталған аралықта қозғай отырып, дыбыс күшейетін x₁ және x₂, орынды белгілеңіз.
•  Сұйық деңгейін баяу өзгерте отырып, тәжірибені 5 рет қайталаңыз.
• Өлшеу нәтижелерін кестеге жазыңыз. (1) формуласын қолдана отырып дыбыстың таралу жылдамдығын анықтаңыз.
• Алынған жылдамдық мәнін теориялық жолмен алынған (2) жылдамдық мәнімен салыстырыңыз.

  (2)

 Мұндағы υ₀ – 0 ⁰С температурадағы дыбыстың таралу жылдамдығы (332 м/с), T – Кельвин шкаласымен алынған ауа температурасы. Кестеде берілген әдіс арқылы өлшеу нақтылығын анықтап, қорытынды жасаңыз.