Měření: Stanovení rychlosti zvuku

Úkol měření

1. Změřte vlnovou délku zvukové vlny pro frekvence 600 Hz, 1000 Hz, 1400 Hz, 1800 Hz, 2000 Hz, 3000 Hz a 4000 Hz. Pro frekvence do 1800 Hz včetně proveďte měření "po λ/2", pro frekvence nad 1800 Hz měřte "po celé λ".

2. Pro každou frekvenci spočtěte vlnovou délku a dále rychlost zvuku podle vztahu (2). Výsledky uveďte do tabulky 2.

3. Pro frekvenci 1800 Hz doplňte i 4. a 5. sloupec tabulky 1 a spočtěte absolutní a relativní směrodatnou chybu vlnové délky.

4. Pro frekvenci 1800 Hz odvoďte a vypočtěte též chybu rychlosti zvuku. Jako chybu frekvence generátoru vezměte hodnotu 10 Hz.

5. Ze získaných rychlostí zvuku spočtěte aritmetický průměr a jeho směrodatnou chybu.

6. Změřte teplotu v místnosti. Rychlost zvuku vypočtenou podle vztahu (1) porovnejte s výslednou rychlostí zjištěnou v bodu 5).


Měřící potřeby

1) nízkofrekvenční generátor AO-3001C
2) osciloskop OS-5020                  
3) trubice s mikrofonem a reproduktorem
4) teploměr          
5) zesilovač se zdrojem
Teoretický úvod

Rychlost šíření zvukových vln v plynech (a kapalinách) je dána vztahem v=√(K/ρ), kde ρ je hustota plynu a K  = -V dp/dV je modul objemové pružnosti. Stlačování a rozpínání plynu při průchodu akustické vlny probíhá rychle, takže můžeme předpokládat, že šíření zvuku je děj adiabatický. Spojením uvedených vztahů a stavové rovnice ideálního plynu pro rychlost