Bài 20. Thực hành: Xác định tốc độ truyền âm

Bài 20. Thực hành: Xác định tốc độ truyền âm tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất...

Bµi 20 - ThÝ nghiÖm thùc hµnh – Bµi sè 2 Bµi sè 2

XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ TRUYỀN ÂM

Giáo viên: Trần Viết Thắng

Trường THPT Chu Văn An - Thái Nguyên

VẬT LÍ LỚP 12 NC - Bài 20:

THỰC HÀNH : XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ TRUYỀN ÂM

I Mục đích thí nghiệm

1 Khảo sát hiện t ợng cộng h ởng sóng dừng trong cột không khí

2 Xác định tốc độ truyền âm trong không khí

Hình 1 Bộ thiết bị thí nghiệm

Xác định tốc độ truyền âm trong không khí.

II Dụng cụ thí nghiệm

6 Tay đỡ ống cộng h ởng.

2

4

5

8

3

6

11

9

13 14 12

1 7

10

2 Pittông bằng kim loại bọc nhựa,

đ ờng kính 38 mm, có vạch chuẩn

xác định vị trí

1 Ống thuỷ tinh hữu cơ trong

suốt, dài 70 cm, đ ờng kính 40

mm, có gắn th ớc milimét

3 Dây treo pittông, dài 1,5 m, một

đầu có móc treo

4 Trụ thép inốc đặc, dài 75 cm, đ

ờng kính 10 mm

5 Đế ba chân bằng thép, có hệ vít

chỉnh cân bằng

Hình 1 Bộ thiết bị thí nghiệm

Xác định tốc độ truyền âm

trong không khí.

2

4

5

8

3

6

11

9

13 14 12

1 7

10

7 Ròng rọc, đ ờng kính 40 mm,

có ổ bi

8 Loa điện động 4  - 3 W nối

tiếp với điện trở 10  - 5 W, lắp

trong hộp bảo vệ có cán bằng trụ

thép và lỗ cắm điện

9 Khớp nối đa năng, có vít hãm.

10 Máy phát tần số 0,11000 Hz,

11 Âm thoa 440 Hz

12 Âm thoa 512 Hz.

13 Búa gõ âm thoa, cán bằng gỗ,

đầu bằng cao su

14 Bộ 2 dây nối mạch điện, dài

50 cm, hai đầu có phích cắm

II Dụng cụ thí nghiệm

III Tiến hành thí nghiệm

1 PhươngưánưI : Dùng máy phát tần số làm nguồn âm

Hình 2 Bộ thiết bị thí nghiệm

Xác định tốc độ truyền âm trong không khí dùng máy phát tần số

làm nguồn âm.

a) Dùng hai dây dẫn có đầu phích

nối loa điện động với hai lỗ cắm ở mặt

sau của máy phát tần số Cắm phích

lấy điện của máy phát tần số vào

nguồn điện ~ 220V Bật công-tắc ở

mặt sau của máy phát tần số để các

chữ số hiển thị trên ô cửa tần số

- Vặn núm thang đo sang vị

trí 100  1000 Hz

Nhấn nút Tăng hoặc nút Giảm để

điều chỉnh sao cho tần số hiển thị trên

ô cửa tần số đạt giá trị f=500 Hz

- Điều chỉnh núm Biên ộ để nghe độ để nghe

thấy âm phát ra từ loa điện động vừa

đủ to

b) Cầm đầu sợi dây có móc treo, th cho mặt đáy của pittông nằm ả cho mặt đáy của pittông nằm gần sát đầu d ới của ống thuỷ tinh Sau đó kéo từ từ pittông lên để

t ng dần độ dài ăng dần độ dài l của cột không khí trong ống thuỷ tinh Do có sự

giao thoa gi a sóng âm từ loa truyền tới và sóng âm ph n xạ từ mặt ữa sóng âm từ loa truyền tới và sóng âm phản xạ từ mặt ả cho mặt đáy của pittông nằm pittông, nên trong cột không khí sẽ x y ra hịên t ợng cộng h ởng ả cho mặt đáy của pittông nằm sóng dừng gồm các nút (có biên độ cực tiểu (amin= 0) và các bụng (có biên độ cực đại ( amax ) nằm xen kẽ cách đều nhau khi độ dài l

của cột không khí có giá trị thích hợp bằng :

với k = 0, 1, 2, 3,… là một số nguyên và là một số nguyên và  là b ớc sóng của âm truyền trong không khí Vì thế, nếu vừa kéo pittông lên cao dần khỏi miệng ống thuỷ tinh và vừa lắng nghe âm phát ra thì ta có thể xác

định đ ợc hai vị trí kế tiếp l1 và l2 của pittông trên th ớc milimét khi

nghe thấy âm to nhất Thực hiện 3 lần phép đo này Ghi các vị trí l1

và l2 của pittông trong mỗi lần đo vào Bảng 1

4

) 1 2

l

Tiến hành thí nghiệm

2 1

2







l l d



 2d



f



 v

Từ công thức (1) ta suy ra kho ng cách ả cho mặt đáy của pittông nằm d gi a hai vị trí ữa sóng âm từ loa truyền tới và sóng âm phản xạ từ mặt l1 và l2

đúng bằng kho ng cách gi a hai bụng sóng kế tiếp và có giá trị ả cho mặt đáy của pittông nằm ữa sóng âm từ loa truyền tới và sóng âm phản xạ từ mặt bằng nửa b ớc sóng  của âm, tức là :

c) C n cứ cac giá trị của kho ng cách ăng dần độ dài ả cho mặt đáy của pittông nằm d ghi trong B ng 1, tính ả cho mặt đáy của pittông nằm giá trị trung bỡnh và sai số tuyệt đối cực đại b ớc sóng âm:

d) Xác định tốc độ v của âm truyền trong không khí (ở nhiệt độ phòng thí nghiệm) theo công thức :

= … là một số nguyên và … là một số nguyên và … là một số nguyên và … là một số nguyên và … là một số nguyên và … là một số nguyên và … là một số nguyên và … là một số nguyên và … là một số nguyên và … là một số nguyên và … là một số nguyên và … là một số nguyên và (m/s)

……… … (m)

 (   ) max

B ng 1 ả cho mặt đáy của pittông nằm

Lần

đo

f =(500 1) Hz

l1

(mm)

l2

(mm)

d = l2 - l1

(m)

 = 2d

1 2 3

= … là một số nguyên và =… là một số nguyên và

Ghiưchúư:ưCó thể làm lại thí nghiệm này với các âm có tần số

f = 600, 700, 800 Hz Với mỗi tần số, thực hiện 3 lần phép đo kho ng ả cho mặt đáy của pittông nằm

cách d gi a hai vị trí ữa sóng âm từ loa truyền tới và sóng âm phản xạ từ mặt l1 và l2 của pittông khi nghe thấy âm to nhất

2 Ph ơng án 2 : Dùng âm thoa làm nguồn âm

Hình 4 Bộ thiết bị thí nghiệm

Xác định tốc độ truyền âm

trong không khí dùng âm thoa làm nguồn âm.

a) Thay loa điện động bằng âm thoa có tần

số f = 440 Hz đ ợc kẹp chặt vào thanh trụ

của giá đỡ bằng khớp nối đa năng Cầm

đầu sợi dây có móc treo, thả cho mặt đáy

của pittông nằm gần sát đầu d ới của ống

thuỷ tinh Dùng búa có đầu bằng cao su gõ

nhẹ và đều đặn vào đầu ngoài của nhánh

âm thoa phía trên, đồng thời kéo từ từ

pittông lên để tăng dần độ dài l của cột

không khí trong ống thuỷ tinh Lắng nghe

âm phát ra để xác định vị trí l1 của pittông

trên th ớc milimét khi nghe thấy âm to

nhất Thực hiện 3 lần phép đo này Ghi vị

trí l1 của pittông trong mỗi lần đo vào

Bảng 2

b) Tiếp tục gõ nhẹ và đều đặn vào đầu ngoài của nhánh âm thoa phía

trên, đồng thời kéo pittông lên cao hơn nữa để tăng thêm độ dài l của

cột không khí trong ống thuỷ tinh Lắng nghe âm phát ra để xác định

vị trí l2 của pittông trên th ớc milimét khi lại nghe thấy âm to nhất

Thực hiện 3 lần phép đo này Ghi vị trí l2 của pittông trong mỗi lần

đo vào Bảng 2

 (   ) max

B ng ả cho mặt đáy của pittông nằm

2

Lần đo

f = ( … là một số nguyên và … là một số nguyên và … là một số nguyên và … là một số nguyên và … là một số nguyên và 1) Hz

L1(mm) l2(mm) d = l2-l1(m)  = 2d(m)  (m)

1

2

3

= … là một số nguyên và = … là một số nguyên và … là một số nguyên và

 ( )max

c) C n cứ cac giá trị của kho ng cách ăng dần độ dài ả cho mặt đáy của pittông nằm d ghi trong Bang 2, tính giá trị

trung bỡnh và sai số tuyệt đối cực đại của b ớc sóng âm



 2d

 … là một số nguyên và … là một số nguyên và … là một số nguyên và … là một số nguyên và … là một số nguyên và … là một số nguyên và … là một số nguyên và … là một số nguyên và … là một số nguyên và

(m)

d) Xác định tốc độ v của âm truyền trong không khí (ở nhiệt độ phòng thí nghiệm) theo công thức :

f



 v

Ghiư chúư :ư Có thể làm lại thí nghiệm này với âm thoa có tần số f = 520 Hz

Thực hiện 3 lần phép đo kho ng cách ả cho mặt đáy của pittông nằm d gi a hai vị trí ữa sóng âm từ loa truyền tới và sóng âm phản xạ từ mặt l1 và l2 của pittông khi nghe thấy âm to nhất

= ……… (m/s)

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH VẬT LÝ.

Bài : XÁC ĐỊNH VẬN TỐC TRUYỀN ÂM

Kết quả:

Chiều dài cột

không khí Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5

Giá trị trung bình

Sai số trung bình Khi có cộng hưởng

âm lần đầu l (cm)

Khi có cộng hưởng

âm lần hai l/ (cm)



f

f

f = 440Hz  1Hz ; v = f =

………