测定声音在空气中的传播速度
1.让一个学生在100-200米外以均匀的周期敲锣,敲锣时手臂尽可能挥动的幅度大一些,接收者调整自己离敲锣人之间的距离S,使每次听到锣声时看到锣槌正好击在锣面上。这样测出敲击相隔n(10-20)次锣声的时间t,并测出距离S。则
如果能够找到一个山崖前空旷的场地,且能听到回声,则可以调整自己离山崖的距离S,以均匀的频率不断击掌,使自己听到的回声与直接掌声相重合,测出听到掌声的时间t,则
2.当开端不完全与波腹一致时,可以用如下两种方法进行修正:
一种方法的原理是:
设端点修正值为C,对于频率为f谐振的管长L1,L2,L3,相应于λ/4,3λ/4,5λ/4。
实验时将已知频率的音叉水平放在管子的顶端,让音叉发声,调整管中的水位,使液面从接近顶端处逐渐下降,直至出现谐振的声音(最响),记下水面的位置,测出水面至开端的高度L1,然后再使水位下降,至第2次出现声音谐振,测出L2,同样测出L3,…,求出,即可根据,求出V。
另一种方法是作图法。用音频信号发生器策动喇叭发声,代替音叉,如图(二)4.6-1所示。在某一频率时,调整管中水位,测出谐振时的最短空气柱长度,然后改变频率重复实验,测出一组对应于不同f的L值。
由
即
可知,L与1/f的关系是线性关系,如图(二)4.6-2所示。故作出L与1/f的图象,即可求得V值。由此法求出的速度是室温下的声速,如需求出0℃时的声速,可以用下列公式:
利用音笛和定音哨估测声速的方法如下;首先吹响定音哨,对它产生的哨声获得一个印象,再吹响音笛,并逐步向外拉动活塞,调整活塞的位置,使音笛最低的音调与定音哨的音调一致,由此可知音笛基音的频率,对于G调的定音哨来说,f=383HZ,然后测出音笛前端缺口到活塞底面间的距离S,由于音笛空腔对基音共鸣,缺口处为波腹 ,活塞底面处于波节,如图(二)4.6-3所示。因此S=λ/4即S=V/4f所以可得V=4fS。
这种音笛可以用竹管或塑料管自制,管长取40厘米左右,在前端离开口2厘米-4厘米处锯一个缺口,再制一个圆柱形的短木塞,使其外径与管子内径相等,用刀平行于圆柱体的轴线劈去直径的1/3部分,如图(二)4.6-4所示。再把这段木塞塞进管子的开口端。活塞可以用橡皮塞,软木塞或用布扎一个活塞,加上连杆,即成。用这个音笛可以吹奏出简易的曲子。
选自:《高中物理课外实验》
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