Báo cáo thực hành: Đo tốc độ truyền âm trong không khí

BÁO CÁO THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM Bài thực hành: XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ TRUYỀN ÂM I. Kiến thức: Hiểu được phương án thí nghiệm để xác định tốc độ truyền âm. Kĩ năng: Dựa vào hiện tượng cộng hưởng âm[r]

Họ và tên: Nhóm: Điểm

2 Kĩ năng thực hành (2 điểm)x1:

3 Xử lí, đánh giá số liệu (3 điểm)x2:

Tổng:

BÁO CÁO THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM

Bài thực hành: XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ TRUYỀN ÂM

I MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU

1 Kiến thức: Hiểu được phương án thí nghiệm để xác định tốc độ truyền âm

2 Kĩ năng: Dựa vào hiện tượng cộng hưởng âm trong cột không khí và dao động của nguồn âm Đo bước sóng  khi đã biết trước tần số f, từ đó suy ra tốc độ v của âm trong không khí rèn luyện kỹ năng

sử dụng các dụng cụ thực hành

3 Thái độ:

II CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Từ điều kiện để có sóng dừng trong cột không khí,





l

với: m = 1, 3, 5,… thì xảy ra cộng hưởng  Chiều

dài cột không khí trong ống có giá trị: 4

 ,

3 4

 ,

5 4



,

7

4



, thì sẽ nghe thấy âm to nhất

Từ công thức:

v f

  nếu biết trước f và đo được λ, ta sẽ tính được v

III DỤNG CỤ THỰC HÀNH

1 Ống cộng hưởng,trong suốt, dài 70 cm, đường kính 40 mm, có gắn thước

milimet

2 Pittông bằng kim loại bọc nhựa, đường kính 38 mm, có vạch chuẩn xác

định vị trí

3 Dây treo pittông, dài 1,5m; một đầu có móc treo

4 Trụ thép inox đặc, dài 75 cm, đường kính 10mm

5 Đế 3 chân bằng thép, có hệ vít chỉnh can bằng

6 Tay đỡ ống cộng hưởng

7 Ròng rọc, đường kính 40 mm,có ổ bi

8 Loa điện động 4 Ω - 3 W nối tiếp với điện trở 10 Ω - 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; tín hiệu hình sin,điện áp ra cực đại 14 Vpp / 8 Ω

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

IV TIẾN TRÌNH THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM

a) Đặt miệng dưới của ống công hưởng gần sát với mặt loa điện động Dùng hai dây dẫn có đầu phích nối loa điện động với 2 lỗ cắm ở mặt sau của máy phát tần số (Hình 3) Cắm phích lấy điện của máy

/

4

3

/

4

5

/

4

7

/

4

N B N B N B

N B N B N B

phát tần số vào nguồn điện ~ 220 V 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 – 1 000 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 ĐỘ để nghe thấy âm phát ra từ loa

điện động vừa đủ to

b) Cầm đầu sợi dây có móc treo, thả cho mặt đáy của pittông nằm

gần sát đầu dưới của ống thủy tinh.Sau đó kéo từ từ pittông lên để

tăng dần độ dài l của cột không khí trong ống thủy tinh Do có sự

giao thoa giữa sóng ông từ loa truyền tới và sóng âm phản xạ từ

mặt pittông, nên trong cột không khí sẽ xảy ra hiện tượng cộng

hưởng sóng dừng gồm các nút ( có biên độ cực tiểu a min = 0 ) và

các bụng (có biên độ cực đại a max) nằm xen kẽ cách đều nhau khi

độ dài l của cột không khí có giá trị thích hợp bằng:

4

)

1

2

l

(1) Với k = 0,1,2,3,… là một số nguyên và là bước sóng của âm

truyền trong không khí Vì thế, nếu vừa kéo pittông lên cao dần

khỏi miệng ống thủy tinh và vừa lắng nghe âm phát ra thì ta có thể

xác định được hai vị trí kế tiếp l1 và l2 của pittông trên thước milimet 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.

1

1

2

3

sóng kế tiếp và có giá trị bằng nửa bước sóng của âm tức là:







l l

d

(2)

cực đại (∆) max của bước sóng âm:

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

Ghi chú: Có 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 khoảng cách d giữa hai vị trí l1 và l2 của pittông khi nghe thấy âm to nhất.

Bảng 2

1

1

2

3

Hình 2 Bộ thiết bị thí nghiệm.

Xác định tốc độ truyền âm trong không khí dung máy phát tần số làm nguồn âm

Bảng 3.

1

1

2

3

(∆l)max = (∆l)max = = ………

V XỬ LÍ SỐ LIỆU, ĐÁNH GIÁ SAI SỐ Giả sử với f = 500 Hz ▪  2l2 l1 

▪  2l2max l1max 

▪ v f (với: f 500 Hz) ▪ f v v

f             ▪ v v  v

V CÁC CÂU HỎI KIỂM TRA Câu hỏi 1 Vì sao trong thí nghiệm trên, việc xác định bước sóng của âm lại dựa vào việc tìm dộ dài cột khí khi nghe thấy âm to nhất mà không phải là khi không nghe thấy âm ? Câu hỏi 2 Để xác định tốc độ truyền âm trong không khí bằng thí nghiệm trên, ta chỉ cần tìm độ dài cột khí khi có cộng hưởng âm lần đầu rối tính bước sóng theo công thức: λ = 4l được không? Tại sao ? Bài làm