ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1-12
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ЗВУКА В ВОЗДУХЕ С ПОМОЩЬЮ
ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
Студент группы__________________________________________________________________
Допуск__________________ Выполнение___________________ Защита__________________
Цель работы: определить качественные характеристики звука; измерить скорость
распространения звука.
Приборы и принадлежности: звуковой генератор, электронный осциллограф,
лабораторная установка.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ.
Звук по своей физической сущности представляет собой волновой процесс, распространяющийся в среде в виде
возмущения вещества и переносящий в различных направлениях энергию этих возмущений.
Самое простое математическое описание имеет волновой процесс в форме гармонических колебаний состояния
среды, распространяющихся в одном направлении. В воздухе такого рода возмущения среды представляет собой
меняющиеся по гармоническому закону уплотнения и разрежения газа в направлении распространения звуковой
волны. Органами слуха они воспринимаются как звук определенной громкости (интенсивности) и тона (частоты).
Пусть некоторая частица O на оси Ox (рис.1) является источником возмущений, меняющихся по гармоническому
закону:
ξ (0, t ) = A cos(ω ⋅ t ) . (1)
Эти колебания частицы в результате упругого взаимодействия тотчас передаются соседней частице, от нее –
следующей частице и т.д. Этот процесс распространения взаимодействий происходит с конечной скоростью v,
вследствие чего произвольная частица на оси Ox будет вовлечена в колебательное движение с запаздыванием на
x
время τ= ,т.е. колебания любой точки, расположенной на оси Ox с такой же фазой колебаний, что и в точке O
v
запишутся в виде:
⎛ ω ⎞
ξ ( x, t ) = A cos⋅ ω (t − τ ) = A cos⎜ ω ⋅ t − x⎟ . (2)
⎝ v ⎠
В таком простейшем описании волнового процесса предполагается, что потерь энергии при передаче
воздействий от одной частицы к другой нет, поэтому амплитуда колебаний A всех частиц среды одинакова.
Для описания волнового процесса распространение звука в воздухе заменим точечный источник колебаний на
бесконечную плоскую мембрану, расположенную перпендикулярно оси Ox в ее начале.
v
x = const
ξ = ( 0, t )
x
0