skanuj0002 (413)

Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki

Równanie to opisuje falę rozchodzącą się w kierunku dodatniej osi x. W przypadku rozchodzenia się fali w kierunku przeciwnym, należy x zastąpić przez ~x i wówczas:

A(x,t) = A_a coswj

(6.3)

Długością fali X nazywamy najmniejszą odległość między punktami drgającymi w jednakowych fazach. Jest ona równa drodze, jaką określona fala przebędzie z prędkością v w czasie T:

X = V'T

stąd:

(6.4)

v — X'f

gdzie f - częstotliwość propagujących się drgań.

Jest to wzór słuszny dla każdego typu fali.

Powierzchnię utworzoną przez punkty, do których doszło w danej chwili zaburzenie, nazywamy czołem fali. Fale mogą być płaskie (w przypadku gdy fala rozchodzi się w jednym kierunku), kuliste (gdy źródło wysyła energię drgania tak samo we wszystkich kierunkach) oraz inne w przypadkach pośrednich.

W zależności od kierunku drgań cząsteczek ośrodka względem kierunku rozchodzenia się fali, fale mogą być podłużne - cząstki drgają równolegle lub poprzeczne - cząstki drgają prostopadle do kierunku propagacji (czyli rozchodzenia się) fali. Fale poprzeczne powstają w ośrodkach charakteryzujących się sprężystością postaci (sztywnością). Dla występowania fal podłużnych wystarczający jest warunek sprężystości objętości. W cieczach i gazach mogą rozchodzić się tylko fale podłużne. W ciałach stałych mogą występować również fale poprzeczne. Dźwięk (fala akustyczna) to fala podłużna, czyli rozchodzące się rozrzedzenia i zagęszczenia powietrza. Zmiana ciśnienia Ap ma również charakter harmoniczny. Falę akustyczną można zatem traktować jak falę przemieszczeń (o amplitudzie A₀) lub jak falę zmian ciśnień o amplitudzie p_Q= po)V Ag (gdzie p gęstość gazu):

(6.5)

Ap(x,t) ~ p₀ sinad f

Ponieważ przemieszczenia przesunięte są w stosunku do ciśnień o tz/2 , maksymalnemu ciśnieniu odpowiada zerowe przemieszczenie i odwrotnie maksymalnemu przemieszczeniu - zerowe ciśnienie. Dlatego we wzorze (6.5) występuje sinus zamiast cosinusa.

Metoda pomiaru prędkości dźwięku w niniejszym ćwiczeniu polega na wytworzeniu w słupie powietrza (w rurze) fali stojącej. Powstaje ona w wyniku interferencji (nałożenia się) dwóch identycznych fal, ale rozchodzących się w przeciwnych

skanuj0002 (413)

skanuj0002 (413)

Ap(x,t) ~ p0 sinad f

Ap(x,t) ~ p₀ sinad f