MERANIE RÝCHLOSTI ZVUKU OTVORENÝM REZONÁTOROM

Teoretický úvod:
Otvorený rezonátor tvorí trubica, v ktorej vzduchovom stĺpci vzbudzujeme chvenie zdrojom zvuku - reproduktorom. Rezonátor môže byť na jednom konci otvorený, na druhom uzavretý, alebo môže byť otvorený na oboch koncoch. V rezonátore interferujú vlnenia - vzbudené zdrojom zvuku a odrazené - postupujúce proti sebe. Výsledkom interferencie je stojatá zvuková vlna.

Zvukové vlnenie sa odráža aj na otvorenom konci trubice. Po priložení zdroja zvuku k trubici s otvorom na oboch koncoch vzniká chvenie. Polohu kmitní a uzlov určujeme akustickou sondou. Je to rúrka dlhá asi 60 cm, ktorá sa jedným koncom zasúva do rezonátora. Na druhom konci je pripojená hadička, ktorou sa vedie k uchu akustický signál. V rezonátore určujeme polohu dvoch susedných kmitní, ktorých vzdialenosť deltal potom odmeriame,       v kmitni je intenzita zvuku najväčšia.  Pri frekvencii f zvukového vlnenia je rýchlosť zvuku vyjadrená rovnicou

Frekvenciu zvukového vlnenia môžeme určiť porovnaním výšky tónu zvuku rezonátora a tónového generátora. Po naladení na rovnakú výšku odčítame jeho frekvenciu na tónovom generátore.

Úloha:

Odmerajte rýchlosť zvuku vo vzduchu.

Pomôcky:

otvorený rezonátor s akustickou sondou, tónový generátor, teplomer

Postup:

1.      Nájdite akustickou sondou polohu dvoch susedných kmitní v otvorenom rezonátore. Odmerajte ich vzdialenosť.

2.      Meranie z bodu 1. opakujte 5 krát.

3.      Nastavte akustickú sondu v rezonátore do kmitni. Súčasne počúvajte zvuk vychádzajúci z tónového generátora. Menením frekvencie tónového generátora nastavte jeho zvuk na rovnakú výšku so zvukom z rezonátora. Odčítajte jeho frekvenciu.

4.      Meranie z bodu 3. opakujte 5 krát.

5.      Odmerajte teplotu vzduchu v miestnosti.

Otázky:

1.      Určte z nameraných hodnôt rýchlosť zvukového vlnenia.

2.      Vypočítajte rýchlosť zvuku vo vzduchu v mieste merania pomocou vzťahu

v = ( 331,82 + 0,61.{t} ) m.s-1

kde t je teplota vzduchu v miestnosti.

3.      Porovnajte zistené hodnoty z bodov 1. a 2.

4.      Uveďte možné zdroje chýb pri tomto meraní.