Doświadczenie Pomiar prędkości dźwięku Magdalena Kaniowska Patrycja Gorzelańczyk Klaudia Danecka Anna Pachnik Agata Parka

Na początek trochę teorii

Co to jest dźwięk i jaką ma prędkość? Dźwięk to wrażenie słuchowe, spowodowane falą akustyczną rozchodzącą się w ośrodku sprężystym (ciele stałym, cieczy, gazie). Prędkość dźwięku w określonym ośrodku to prędkość rozchodzenia się w nim podłużnego zaburzenia mechanicznego. Prędkość dźwięku w substancjach zależy od tempa przekazywania kolejnym cząsteczkom tej substancji energii drgań cząsteczek. Dla małych natężeń dźwięku (zatem również małej amplitudy drgań) prędkość związana z ruchem drgającym jest znacznie mniejsza od prędkości ruchu cieplnego cząsteczek, dlatego prędkość dźwięku nie zależy od jego natężenia (z wyjątkiem natężeń bardzo dużych, np. przy wybuchu) ani od częstości drgań. W powietrzu, w temperaturze 15 °C, prędkość rozchodzenia się dźwięku jest równa 340,3 m/s ≈ 1225 km/h. Prędkość ta zmienia się przy zmianie parametrów powietrza. Najważniejszym czynnikiem wpływającym na prędkość dźwięku jest temperatura, w niewielkim stopniu ma wpływ wilgotność powietrza; nie zauważa się, zgodnie z przewidywaniami modelu gazu idealnego, wpływu ciśnienia.

Co wykorzystałyśmy w doświadczeniu? stoper z funkcją zatrzymania czasu dwie metalowe pokrywki do garnków ekierkę o długości ramion do 30 cm sznurek długości 1 metra

Jak to zrobiłyśmy? Czyli przebieg w kilku krokach.

KROK 1: Synchronizacja zegarków Synchronizujemy nasze stopery tak by pokazywały czas z dokładnością do 0.01s. Ważne jest też żeby urządzenia działały dokładnie tak samo.

KROK 2: Odległość Odległość 200 m wyznaczymy za pomocą ekierki i sznurka. Zaznaczamy długość kroku jednej z nas za pomocą sznurka po czym badamy jego długość ekierką. Następnie dzielimy 200 przez ową długość i uzyskujemy ilość potrzebnych kroków wykonanych przez daną osobę do pokonania pożądanego dystansu.

KROK 3: Pomiar dźwięku Jedna z nas uderza o siebie dwiema pokrywkami, a druga włącza stoper. Zatrzymuje czas na stoperze, gdy usłyszymy dźwięk. W punkcie wyjściowym zatrzymujemy czas w chwili usłyszenia echa dźwięku.

Nasze wyniki w tabeli pomiarów Lp. Różnica pomiędzy dwoma pomiarami Średni czas Prędkość dźwięku Wartość średnia prędkości dźwięku 1 0,63 0,60625 317,46 333,23 2 0,60 333,33 3 0,57 350,88 4 0,67 298,51 5 0,54 370,37 6 0,58 344,83 7 0,61 327,87 8 0,62 322,58

Co z tego wynika, czyli krótkie wnioski Błąd bezwzględny: 𝑏 𝑏 = 𝑥 0 − 𝑥 = 340,3−333,23 =7,07 𝑚 𝑠 Błąd względny: 𝑏 𝑤 = 𝑏 𝑏 𝑥 0 = 7,07 340,3 ≈0,0208 Błąd względny procentowy: 𝑏 𝑤 = 𝑏 𝑏 𝑥 0 ∗100%≈0,0208∗100%=2,08% Ze względu na niedokładność pomiaru czasu, czas reakcji i opory ruchu wynik nie będzie zbyt dokładny, jednak dzięki niemu będziemy mogli chociaż oszacować wartość prędkości dźwięku.

Dziękujemy za uwagę